据科技日报10月0日报道,南京大学类脑智能科技研究中心披露的一项技术突破引发半导体行业高度关注。该团队研发的基于互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的模拟存算一体芯片,在并行向量矩阵乘法运算中实现0.101%的均方根误差,刷新全球模拟存内计算领域的精度纪录,相关成果已刊发于《科学・进展》期刊。
这一突破直击行业核心痛点。“模拟计算的高能效、高并行优势早已得到认可,但精度低、稳定性不足始终制约其商业化。”论文共同通讯作者、南大类脑智能科技研究中心主任缪峰教授指出,传统模拟计算依赖易受环境干扰的物理状态参数实现权重计算,误差难以控制。此次团队创新性地将权重实现方式转换为高度稳定的器件几何尺寸比,并结合权值重映射技术,从底层设计突破了精度瓶颈。
更值得关注的是芯片的极端环境适应性。论文共同通讯作者梁世军教授介绍,该芯片在-78.5℃极寒与180℃高温环境下,均方根误差仍能维持在0.155%和0.130%的低水平;强磁场环境中核心单元输出电流变化不超过0.21%,为其拓展至航空航天、工业控制等特殊场景奠定基础。
从产业视角看,这项技术恰逢存算一体芯片的爆发窗口期。据中国报告大厅2025年4月发布的《存算一体芯片市场评估报告》,2025年全球存算一体芯片市场规模预计突破120亿美元。SEMI(国际半导体产业协会)2025年9月发布的半导体新赛道报告,中国占比接近40%,其中AI推理芯片需求占比超60%。传统冯・诺依曼架构因存算分离导致的“数据搬运瓶颈”,已难以满足AI算力的指数级增长需求,而模拟存算一体技术通过存储与计算功能集成,可大幅降低功耗与延迟,被视为下一代AI硬件的核心方向。
“南大方案的关键价值在于兼容性与精度的平衡。”基于成熟CMOS工艺的设计路径,意味着该技术可依托现有制造产能实现规模化生产,解决了此前部分创新芯片“实验室领先、量产困难”的问题。目前国内厂商已在14纳米存算一体芯片领域实现量产,价格较国际同类产品低30%-40%,为技术落地提供了成本优势。
开源证券认为,南大的精度突破验证了存内计算方案的商业化潜力。当前近内存计算虽占据75%以上市场份额,但存内计算28%的年复合增长率更具想象空间。随着HBM等先进封装技术成熟,存算一体将在数据中心与边缘计算场景实现双重突破,相关布局龙头企业或有望迎来市场认可。
方正证券指出,此次突破强化了国内在端侧AI硬件领域的技术优势。模拟存算一体技术的低功耗特性,完美匹配AI手机、物联网设备等终端场景需求。2025年国内支持本地化AI处理的存算芯片已实现2.4亿颗出货量,随着技术精度提升,有望在智能座舱、工业物联网等领域加速渗透。
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