12月3日，阿里巴巴達摩院（以下簡稱達摩院）宣布，該院已成功研發存算一體人工智能（AI）芯片。達摩院介紹，該存算一體芯片集成了多項創新技術，是全球首款使用“混合鍵合3D堆疊技術”實現存算一體的芯片。這一新型架構芯片的誕生，將有望助力存算一體技術從概念走向落地。
達摩院存算一體芯片實拍圖。達摩院供圖
在摩爾定律逐漸放緩的背景下，存算一體被認為是解決計算機性能瓶頸的關鍵技術之一。形象地說，存算一體芯片近似人腦，通過將數據存儲單元和計算單元融合，可大幅減少數據的傳輸和搬運，從而能極大地提高計算并行度和能效。然而，儘管存算一體技術早在20世紀90年代就被提出，但受限於技術的複雜度、高昂的設計成本以及應用場景的匱乏，過去幾十年，業界對存算一體芯片的研究進展緩慢。
據介紹，達摩院存算一體芯片內存單元採用異質集成嵌入式DRAM（SeDRAM），擁有超大帶寬、超大容量等特點；計算單元方面，達摩院研發設計了流式的定製化加速器架構，對推薦系統進行“端到端”的加速，包括匹配、粗排序、神經網絡計算、細排序等任務。
“存算一體是顛覆性的芯片技術，它天然擁有高性能、高帶寬和高能效的優勢，可以從底層架構上解決后摩爾定律時代的芯片性能和能耗問題。”達摩院計算技術實驗室科學家鄭宏忠介紹說，達摩院存算一體芯片可滿足人工智能等場景對高帶寬、高容量內存和極致算力的需求；在特定AI場景（如推薦系統應用）中，該芯片性能提升10倍以上，能效比提升高達300倍。
過去70年，計算機一直遵循馮·諾依曼架構設計，運行時數據需要在處理器和內存之間來回傳輸。隨着時代發展，這一工作模式面臨較大挑戰：在人工智能等高併發計算場景中，數據來回傳輸會產生巨大的功耗。目前，內存系統的性能提升速度大幅落後於處理器的性能提升速度，有限的內存帶寬無法保證數據高速傳輸。
達摩院該技術的研究成果已被芯片領域頂級會議ISSCC 2022收錄，這一新型架構芯片未來有望廣泛應用於VR/AR、無人駕駛、天文數據計算、遙感影像數據分析等場景。