北京大学研发出首个碳纳米管张量处理器芯片

近日，北京大学电子学院碳基电子学研究中心的彭练矛和张志勇团队在下一代芯片技术领域取得了重大突破，成功研发出世界首个基于碳纳米管的张量处理器芯片。

由于人工智能技术的飞速发展，尤其是ChatGPT等大模型应用的崛起，未来世界的数据将呈爆发式增长，海量数据的处理对芯片的算力和能量效率提出了严峻挑战。然而，高能效计算芯片的发展正遭遇芯片架构、晶体管性能两个重大瓶颈：传统的冯·诺依曼架构已经无法满足高速、高带宽的数据搬运和处理需求，未来的高能效运算芯片必须在硬件架构上进行革新，以适用于神经网络等模型的张量数据运算。

碳纳米管技术被认为有潜力取代传统的硅基芯片。由于其独特的物理特性，如高强度、导电性和轻质特性，碳纳米管可以提供更高的性能和更低的能耗。这使得碳纳米管张量处理器在未来的芯片市场中占据重要地位。

据悉，北京大学研发的张量处理器芯片采用了新型器件工艺和脉动阵列架构，将3000个碳纳米管晶体管集成为张量处理器芯片。这种设计不仅显著提升了卷积神经网络的运算能力，还实现了高能效的计算性能。此外，该芯片采用2bit MAC（乘累加单元）和3微米工艺技术节点，进一步提高了其运算效率和能效比。

该芯片能够高效执行卷积运算和矩阵乘法，这对于人工智能应用中的数据处理具有重要意义。同时，碳基晶体管展现出比硅基CMOS晶体管更优的速度和功耗综合优势，在180纳米技术节点具有3倍性能优势，并有延续至先进技术节点的潜力。

北京大学此次研发的碳纳米管张量处理器芯片不仅是我国在碳基电子学领域的重要进展，也为未来高性能、高能效芯片的研发奠定了坚实的基础。