可重构计算 + 晶圆级芯片,太空算力的最优解?

马斯克的"百万星座轨道数据中心计划"刚完成新一轮部署,英伟达首款太空专用AI模块便紧随其后亮相。

这半年来,"将算力搬上太空"陡然加速,已从技术概念竞逐跑出了完整的产业链。


图片来源于网络

与此同时,另一场更底层的变革也在提速:晶圆级芯片技术取得重要突破,以更高的算力密度和颠覆性的性价比,为太空等极端场景的算力部署打开了一种全新的硬件范式。

两条技术线的交汇,向芯片行业抛出了核心问题------什么样的芯片架构,才真正撑得起这片星辰大海?

今日,由清微智能牵头,联合智源研究院、中科院软件所、北京工业大学共建的「新架构智能芯片技术北京市重点实验室」,在海淀区金隅智荟中心举办第三期"大咖芯视野"技术沙龙。

本次活动以"可重构晶圆级芯片赋能天基计算"为主题,特邀中科院计算所副研究员许浩博、清华大学集成电路学院胡杨教授做前沿报告分享。四家共建单位,线上线下近300位行业同仁共同参与。

在开场致辞中,清微智能CTO、实验室主任欧阳鹏一语道破关键:"我们正走向一个算力上太空、芯片上晶圆的关键时代。天基算力不是地面算力的简单延伸,而是一套全新的计算体系。"

01.

太空算力

不是"搬运"

而是"重构"

中科院计算所副研究员许浩博以《天基计算芯片的设计思考与实践》为题率先开讲,第一个判断就打破了行业的惯性想象------"把英伟达打包装进火箭"这件事,并不成立。

基于多年在天基计算芯片一线的积累,许浩博用两个底层矛盾击穿了这种认知。

其一是可靠性。在太阳质子事件下,一颗商用CPU平均每5天就会出现一次单粒子翻转错误。在地面丢一张卡还能回滚重训,在天上这就是灾难性故障。

其二则是散热。真空环境只能靠辐射散热,而现有传热手段面对高算力芯片的热流密度,几乎逼近物理极限。

针对这些约束,许浩博给出了两条彼此呼应的技术判断:一是不做简单搬运,要从底层重构太空芯片架构。

他介绍了团队在RISC-V指令集上构建高性能抗辐照处理器的工作------采用12nm抗辐照工艺、全面支持RVA23虚拟化规范、全链路ECC加固。"RISC-V是开源开放的,这与太空计算'全球部署、共享共治'的天然属性高度契合,具备成为天基计算主流生态的潜力。"

二是少数定制加固与多数系统级容错并重。他在分享中特别提到,全芯片硬加固成本极高,未来的可行路径是对关键敏感模块进行精确加固,与软硬件协同容错形成互补。

而可重构计算技术,成为贯穿于容错架构、动态调度与"不把冗余做死在硬件里"这一路线背后的共同基座。

02.

当晶圆级芯片

走向工业化
重构的不只是尺寸

如果说天基计算定义了"在哪算",那么清华大学集成电路学院胡杨教授带来的《晶圆级芯片探究:从计算架构到集成架构》,则回答了"怎么算得更密"这一命题。

"当前大模型无论是稠密还是MoE,性能都严重受限于高带宽域的范围。一旦跨出这个舒适区,通信延迟就会吃掉并行收益。"

胡杨一针见血指出,GPU之间需要极高的通信带宽,而这种跨服务器通信,恰恰是分布式推理和训练的真正瓶颈。而晶圆级芯片通过先进封装或一体化互连,让更多算力节点"沐浴"在同一片高带宽域下。这条路和可重构计算一脉相承:都在追求大算力尺度下的弹性,一个是动态配置的弹性,一个是空间整合的弹性。

"传统Clos网络组网,交换机和线缆吞噬了大半总成本。"胡杨给出的对比令人印象深刻:基于晶圆级架构的集群方案,可减少约87%的线缆以及93%的交换机数量,最终实现接近10倍的每美元性能提升。"晶圆级芯片技术真正的价值不只是单点提升性能,而是根本性重构了系统性价比。"

这也正是活动主题中"可重构"与"晶圆级"产生深层化学反应的地方。

一方面,晶圆级芯片集成规模极大,难以对每一颗芯粒做硬加固,必须依赖系统级容错与资源动态重映射------而这恰恰是可重构计算"动态重组"能力发挥作用的新空间。

另一方面,晶圆级芯片将数据流架构思想从芯片内部扩展至整片晶圆,以极高密度集成计算核心、极大缩短互联距离,带来数量级的带宽提升与延迟降低,是可重构数据流计算架构的理想物理载体。

03.

当太空算力

遇见晶圆级芯片

谁为它们"牵线搭桥"

两个小时的技术碰撞结束后,一个绕不开的问题浮出水面:当太空算力与晶圆级芯片各自跑通了技术闭环,二者真正的交叉点在哪里?这条交叉线上,又会催生怎样的AI计算新范式?

答案指向了"可重构计算"。它正是那条缝合太空可靠性"与晶圆级大算力的纽带。

这种创新架构的动态配置能力,让芯片在太空辐射冲击中可以实时重组计算路径、隔离故障单元;数据流驱动特性,让晶圆级芯片上复杂异构的计算任务能以更低功耗高效调度。

三大前沿方向首次被拧成一股绳,这场硬核对撞所追问的,远比一两种技术方案更深远。

在互动交流环节,大家提问踊跃,技术专家们将分享中埋下的多个技术钩子一一展开,现场氛围高涨。

值得一提的是,北京市重点实验室历来多授予知名高校和国家级科研机构,创新企业能牵头获批,意味着中国芯片产业正在给"能打硬仗"的架构级创新,提供更大的试验场和更高的起跳平台。

实验室聚焦的可重构计算技术,已全面通过清微智能实现产业化,芯片产品成功支撑全国十余个千卡智算中心规模化落地。

但比技术指标更重要的是实验室协同机制。四家共建单位严格按照"电路---架构---软件---生态"形成链路分工:清微智能主导架构与产品化,北京工业大学攻坚底层电路与微架构,中科院软件所负责系统软件与工具链,智源研究院聚焦前沿探索与大模型生态。

正如欧阳鹏所言,在这场全球算力竞赛中,中国AI芯片的真正护城河或许不是最先登顶,而是最早找到一条不被他人定义标准,且又能反哺产业生态的创新路径。

可重构计算的"软件定义硬件"能力,或许就是这条路上最重要的"武器"。

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