8月4日消息，北京大学杨玉超教授团队联合中国科学院上海微系统与信息技术研究所，成功研制出全球首款基于相变忆阻器的神经动力学系统芯片。相关成果已发表于国际顶级学术期刊《科学》。
这颗芯片采用40nm成熟工艺制造，核心计算阵列面积仅0.28平方毫米。作为对比，英伟达A100 GPU采用7nm工艺，两者之间隔着10nm、14nm、22nm、28nm等多个节点，制程整整落后了五代。
该芯片运行频率为50MHz，单步积分仅需9级流水线，最终实现了2.12毫秒的神经动力学单次迭代计算时延。
在脑皮层表面高保真重建任务中，对比英伟达A100 GPU，提速最高达478.18倍。同样任务用16核CPU需一两个小时，采用该芯片可在约400毫秒完成。
这颗芯片的核心突破在于可控存内计算。传统存算分离架构需在内存与处理器间频繁搬运数据，耗时耗能。
该团队利用相变存储器独特的物理特性，存储单元可直接完成突触权重动态更新，将计算直接在存储单元内部完成，省去了数据搬运损耗。
该芯片在神经动力学计算上，速度比最先进的专用加速器快3.82至36.27倍，功耗降低11.75至24.73倍。
研究团队用该芯片验证了大脑白质与灰质皮层表面的实时重建，生成的皮层表面平滑、封闭且拓扑一致，完整保留真实大脑的复杂褶皱结构。
该技术有望广泛应用于脑机接口、脑数字孪生、实时手术导航及阿尔茨海默症等神经退行性疾病研究。
