Bị hạn chế công nghệ, Trung Quốc chọn giải pháp "ngược đời" để phát triển chip cho siêu máy tính và AI

Thứ 6, 19/01/2024 12:34
Thay vì chế tạo các chip nhỏ hơn, các nhà khoa học Trung Quốc đề xuất chế tạo nên các siêu chip có kích thước khổng lồ, lớn bằng cả tấm wafer.

Trong bối cảnh Mỹ hạn chế xuất khẩu chip dành cho AI và siêu máy tính, các nhà khoa học Trung Quốc đã tìm ra một giải pháp sáng tạo: thay vì chạy đua làm chip nhỏ hơn, họ tạo ra các bộ xử lý có kích thước lớn bằng cả tấm wafer.

Giải pháp này được gọi là "Big Chip", với những bộ xử lý kích thước lớn được phát triển bởi đội ngũ đến từ Viện Công nghệ Thông tin, thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc, dẫn đầu bởi giáo sư phó Xu Haobo và giáo sư Sun Ninghui. Cách tiếp cận này được gọi là Wafer-Scale Integration (WSI).

Bộ xử lý Zhejiang, phiên bản đầu tiên của "Big Chip", có diện tích lên đến hàng nghìn mm2 bao gồm 16 chiplet với 256 lõi và có khả năng mở rộng lên đến 100 chiplet, tương đương với 1.600 lõi.

Bị hạn chế công nghệ, Trung Quốc chọn giải pháp "ngược đời" để phát triển chip cho siêu máy tính và AI- Ảnh 1.

Thay vì được chế tạo trên các quy trình hiện đại nhất hiện nay, Zhejiang được thiết kế và chế tạo trên quy trình CMOS 22nm – quy trình công nghệ nằm trong tầm tay của năng lực đúc chíp Trung Quốc. Tuy vậy, bộ xử lý này vẫn hứa hẹn sẽ nâng cao hiệu suất cho tính toán hiệu năng cao (HPC) và đào tạo AI thế hệ mới.

Giải pháp Big Chip này sẽ mang đến 2 ưu điểm. Đầu tiên, nhờ kích thước lớn của nó, mỗi bộ xử lý có thể chứa được nhiều bóng bán dẫn hơn so với một vi chip thông thường được chế tạo bởi công nghệ hiện tại. Theo ước tính của các nhà khoa học, mỗi Big Chip có thể chứa đến một nghìn tỷ bóng bán dẫn.

Thứ hai, mỗi Big Chip này sẽ có hàng loạt die chip chức năng kết hợp với nhau. Hàng loạt kỹ thuật chế tạo bán dẫn mới sẽ được sử dụng để tích hợp các die chip được trong một chip cỡ lớn.

Bị hạn chế công nghệ, Trung Quốc chọn giải pháp "ngược đời" để phát triển chip cho siêu máy tính và AI- Ảnh 2.

Sơ đồ cho kiến trúc liên kết bên trong con chip Zhejiang

Theo Han Yinhe, tác giả đầu tiên của nghiên cứu này, cho biết trong tài liệu: "Khi Định luật Moore ngày càng đi đến hồi kết, việc tạo ra các chip hiệu năng cao thông qua gia tăng số lượng bóng bán dẫn đang ngày càng khó khăn hơn. Để cải thiện hiệu năng, gia tăng diện tích chip nhằm tích hợp các bóng bán dẫn sẽ là một cách tiếp cận khả thi."

Do các Big Chip có nhiều lõi hơn, nên việc liên lạc giữa các nhân này sẽ ảnh hưởng lớn đến mức độ cộng tác giữa các lõi. Chính vì vậy, một thiết kế kiến trúc phù hợp cho các chip này sẽ tác động lớn đến hiệu năng.

"Con chip này sẽ sử dụng kiến trúc dạng tile có thể mở rộng. Bộ xử lý này chứa 16 chiplet. Trong mỗi chiplet lại có 16 bộ xử lý CPU được kết nối với nhau thông qua một mạng lưới tích hợp. Mỗi tile này lại được liên kết đối xứng với một tile khác để tạo nên giao tiếp giữa các chiplet với nhau." Ông Han cho biết trong tài liệu.

"Ngoài ra bộ xử lý này lại sử dụng hệ thống bộ nhớ hợp nhất, điều này có nghĩa bất kỳ nhân trên bất kỳ tile nào cũng được truy cập trực tiếp vào bộ nhớ RAM trên toàn bộ bộ xử lý."

Giải pháp chế tạo các bộ xử lý khổng lồ theo cách tiếp cận WSI này sẽ giúp Trung Quốc vượt qua được các trở ngại về công nghệ quang khắc, năng suất chế tạo cũng như chi phí sản xuất chip, nhưng vẫn tạo ra được các bộ xử lý đủ năng lực tính toán hiệu suất cao cho siêu máy tính và xử lý tác vụ AI.

Bị hạn chế công nghệ, Trung Quốc chọn giải pháp "ngược đời" để phát triển chip cho siêu máy tính và AI- Ảnh 3.

Chip AI Wafer-Scale Engine của hãng Cerebras giới thiệu năm 2019 cũng đi theo cách tiếp cận tương tự, tạo ra một con chip khổng lồ thay vì thu nhỏ kích thước đến mức tối đa

Cerebras System, một startup về chip AI của Mỹ, cũng sử dụng cách tiếp cận này để tạo ra các bộ xử lý AI khổng lồ. Năm 2019, Cerebras giới thiệu WSE-1 (Wafer-Scale Engine-1) và năm 2021, họ giới thiệu phiên bản kế tiếp có tên Wafer-Scale Engine-2. Mỗi con chip được bán với giá hàng triệu USD.

Mặc dù giải pháp "Big Chip" mang lại khả năng tính toán mạnh mẽ, nhưng nó cũng đối mặt với những thách thức như vấn đề hiệu suất, làm mát và tỷ lệ hư hỏng. Ông Han cho biết trong nghiên cứu của mình: "Tạo ra các chip khổng lồ rất phức tạp và rất khó để làm nó luôn hoàn hảo do nhiều yếu tố tác động. Cho dù có nhiều cách để cải thiện, chúng có thể khá tốn kém."

Nguyễn Hải

Cùng chuyên mục

Cụ bà có 3 tỷ đồng nhưng nhất quyết không viết di chúc chia cho 2 con: Sau khi qua đời, điều bà lo sợ cuối cùng cũng xảy ra

Thứ 2, 15/04/2024 14:01
Quyết định không chia tiền tiết kiệm cho 2 người con của bà lão khiến nhiều người khó hiểu nhưng về sau mới thấy thấm thía vô cùng.

Đội tuyển Việt Nam lên kế hoạch sang Tây Ban Nha thi đấu

Thứ 2, 15/04/2024 13:58
2 nền bóng đá Việt Nam và Tây Ban Nha đã có nhiều mối liên hệ trong thời gian qua.

Bé gái bị bỏ rơi được vợ chồng người Mỹ cưu mang, 30 năm sau về tìm mẹ, hé lộ uẩn khúc không ngờ

Thứ 2, 15/04/2024 13:53
Nhiều lần lặn lội từ Mỹ về Việt Nam tìm nguồn gốc, nhưng vào thời điểm nhận kết quả ADN trùng khớp với mẹ ruột, Quỳnh có phản ứng bất ngờ.

CEO Apple Tim Cook đến Việt Nam uống cà phê trứng, đi dạo bên bờ hồ Hoàn Kiếm

Thứ 2, 15/04/2024 13:53
Trong một bài đăng mới nhất trên mạng xã hội X, CEO Apple Tim Cook gây bất ngờ khi uống cà phê trứng và trò chuyện cùng với hai ca sĩ Mỹ Linh, Mỹ Anh.

Ra mắt phim truyền hình, game bom tấn trên Steam đạt đỉnh cao người chơi, tăng 360% trong ít ngày

Thứ 2, 15/04/2024 13:50
Fallout 4 chính là tựa game được nhắc tới trong câu chuyện lần này.
     
Nổi bật trong ngày

Nổ lốp trên cao tốc Cam Lộ - La Sơn có thể tránh được nếu để ý những dấu hiệu này

Chủ nhật, 14/04/2024 07:21
Nổ lốp có nhiều nguyên nhân nằm ngoài tầm kiểm soát. Nhưng chỉ cần để ý một chút thì chủ xe vẫn có thể dự đoán được khả năng lốp sắp nổ.

Nội các Israel họp khẩn, lên phương án trả đũa Iran: Hé lộ mục tiêu tiềm tàng, toàn quân Israel báo động

Chủ nhật, 14/04/2024 10:55
Trong khi đó, Mỹ yêu cầu Israel hãy báo trước cho Washington bất cứ hình thức đáp trả nào mà nước này định tiến hành để trả đũa Iran.

Mẹ già U80 thường xuyên gây chuyện gọi con cái về, tôi quyết định đưa mẹ vào viện dưỡng lão: nghe người giúp việc kể lại mới thấm điều kinh sợ nhất của tuổi già

Chủ nhật, 14/04/2024 13:29
Dù có nhiều tiền đến đâu đi chăng nữa, tình cảm gia đình luôn là điều thiêng liêng và quý giá nhất.

Nghe thấy tiếng vo ve trong tai, người phụ nữ đi khám, phát hiện nguyên nhân gây sốc

Chủ nhật, 14/04/2024 15:18
Người phụ nữ có tên Denise Wingfield ở Bristol, Anh đã liên tục nghe thấy âm thanh vo ve ở trong tai. Denise sau đó đã đến viện khám và bị sốc khi biết nguyên nhân.

Dùng thử sạc nhanh của hãng chuyên ốp lưng và cái kết bất ngờ: Tôi đã "chốt đơn" ngay và luôn nhờ 2 ưu điểm đáng tiền này

Chủ nhật, 14/04/2024 17:24
Củ sạc Slimcase GaN 30W là một lựa chọn đáng cân nhắc đối với người dùng đang tìm kiếm giải pháp sạc đa năng, nhỏ gọn.
xe.nguoiduatin.vn