5月29日，中國移動聯合清華大學完成業(yè)界首次憶阻器存算一體芯片的端到端技術驗證，成功打通芯片、軟件、算法、應用全流程，標志著基于新型存儲器的存算一體技術向產業(yè)化邁出了關鍵一步，為拓展存算一體芯片在端邊側應用、構建存算一體產業(yè)生態(tài)奠定了重要基礎。
存算一體作為先進計算技術，從架構上突破馮·諾依曼架構存儲和計算分離導致的存儲墻和功耗墻問題，可大幅提升算力和能效水平，在AI時代的重要性日益凸顯。
中國移動自2021年起開展存算一體技術研究，并與高校和產業(yè)伙伴聯合推動存算一體多技術路線探索和研發(fā)。2022年提出“如何實現存算一體芯片工程化和產業(yè)化”提案，并獲評為中國科協“10個對產業(yè)發(fā)展具有引領作用的產業(yè)技術問題”之一；同年，聯合清華大學研發(fā)業(yè)界首款基于憶阻器的110nm制程存算一體SoC芯片，單芯片憶阻器集成規(guī)模突破300萬，算力能效較相同工藝下的主流GPU提升2個數量級，達業(yè)內領先水平。但從產業(yè)維度來看存算一體目前仍處于初級發(fā)展階段，主要廠商多聚焦在芯片研發(fā)層面，而在產業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)難以集中力量開展布局，導致缺乏成熟的軟件工具鏈和模型適配算法，缺少典型性的應用引領及相關的測試驗證標準平臺，產業(yè)生態(tài)構建存在諸多困難。
面對存算一體產業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)，中國移動聯合清華大學等高校和智存科技等頭部企業(yè)，圍繞軟件、算法、應用環(huán)節(jié)的短板精準發(fā)力：在軟件方面，研發(fā)了適配存算一體芯片的半自動化軟件計算引擎，支持面向存算一體計算架構的AI模型編譯、算子編排、模型部署和推理以及芯片性能模擬等功能，有效降低用戶開發(fā)和部署門檻，開發(fā)調試效率提升3倍以上。在算法方面，針對存算一體器件規(guī)模受限和模擬計算誤差的問題，提出面向存算一體的模型壓縮、誤差補償和加噪訓練等適配算法，在保證計算準確性的同時將模型規(guī)�？s減至1/16，實現AI模型在存算一體芯片的高效、準確和魯棒運行。在應用驗證方面，實現存算一體芯片與自研的5G工業(yè)網關的硬件系統(tǒng)集成，并通過自研的軟件計算引擎輔助實現了多種人工智能模型的自動部署和推理，在衛(wèi)星圖像分類、PCB板質檢等場景完成應用驗證：其中衛(wèi)星圖像識別準確率達96%以上，PCB板質檢實現5種常見元件的精準識別和定位，并支持3種以上微小瑕疵的自動檢測。
本次端對端技術驗證是存算一體由技術研究邁向產業(yè)應用的關鍵環(huán)節(jié)，中國移動作為移動信息產業(yè)鏈鏈長，將持續(xù)發(fā)揮產業(yè)引領作用，推進產學研用合作，積極構建自主可控的存算一體新型算力生態(tài)。
圖1 憶阻器存算一體芯片A111及存算一體計算板卡
圖2 基于存算一體芯片的5G工業(yè)網關
圖3 基于存算一體芯片的邊緣智能示范演示平臺
