【学术科研】计算所研制超导神经形态处理器原型芯片“苏轼(SUSHI)”

  中国科学院计算技术研究所尤海航研究员和唐光明研究员带领的研究团队研制了超导神经形态处理器原型芯片“苏轼(SUSHI)”,它是一款基于超导单磁通量子(SFQ)电路的超导计算芯片。超导SFQ电路同时具有超高计算速度和超低计算功耗的特点,有望突破传统计算在单位体积和单位能耗条件下提升算力困难的瓶颈。近年来,超导计算芯片成为新原理计算领域的研究热点之一,国际竞争异常激烈,中、美、日等国制定了长期发展规划并持续投入。
  近日,该工作以论文《SUSHI: Ultra-High-Speed and Ultra-Low-Power Neuromorphic Chip Using Superconducting Single-Flux-Quantum Circuits》的形式入选国际计算机体系结构领域顶级会议MICRO 2023(56th IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture),中国科学院计算技术研究所博士生刘泽世为论文的第一作者,尤海航研究员和唐光明研究员为论文的共同通讯作者。

苏轼(SUSHI)神经形态处理流程

苏轼(SUSHI)芯片实物
  中国科学院计算技术研究所团队提出了基于超导SFQ电路的神经元、权重、和片上网络设计方法,开创性地研制超导神经形态处理器原型芯片。苏轼(SUSHI)采用中国科学院上海微系统与信息技术研究所自主研发的2微米SIMIT-Nb03超导集成电路工艺进行制备,成功测试验证获得了完整神经形态计算网络的正确推理结果,这是国际上首次利用超导计算芯片实现该功能。苏轼(SUSHI)具有精度可变性和规模易扩展性,利用十万个约瑟夫森结即可获得每秒近1.4万亿次突触操作的峰值神经形态处理性能和每瓦超32万亿次突触操作的高能效。