香港大学研究团队成功研制出一款原子级厚度的“模拟存内搜索”芯片,在处理特定计算任务时,速度比标准CPU快约1亿倍。
该芯片采用极简架构,可直接在数据存储位置完成复杂搜索,从根本上绕开了传统计算机的“冯·诺依曼瓶颈”。

传统芯片需要在内存和处理器之间来回搬运数据,耗时耗电。港大团队利用二维MoS2(二硫化钼)闪存,研发出新型模拟内容寻址存储器。CAM(内容寻址存储器)可在单个步骤中将输入数据与所有存储数据同时比对,实现瞬间完成搜索并返回结果。
值得一提的是,传统基于静态随机存取存储器的CAM单元需要多达16个晶体管,港大团队仅用2个晶体管即可构建一个单元,大幅缩小芯片面积。
同时,为克服二维材料连接电路时的“肖特基势垒”,港大团队使用半金属锑作为接触电极,创造了极低电阻通道。
实测方面,该芯片延迟仅0.000000000036秒(36皮秒),光在真空中1皮秒仅能走0.3毫米,搜索完成时光还没跑完芯片本身。此外,单次搜索能耗低于0.1飞焦耳(fJ),比传统方案低上万倍。
港大李灿教授表示,大语言模型的注意力机制本质上就是搜索过程,该芯片有望用于智能手机面部识别等场景,数据直接在设备端处理,无需上传云端。
目前,该项研究已在国际顶级学术期刊《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology)上发表。
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