中国首推非二进制AI芯片突破传统架构瓶颈
中国在人工智能芯片领域再获重大突破——由北京航空航天大学李宏戈教授团队牵头，全球首个大规模应用的非二进制AI芯片正式投入关键行业使用，包括航空、工业控制和智能交互系统。
该芯片突破了传统计算架构的两大瓶颈：功耗墙与架构墙。李宏戈在接受《光明日报》采访时指出，二进制计算虽信息处理效率高，但能耗极大；而新型非硅芯片难以与当前主流CMOS架构兼容，限制了其发展空间。
为应对这些挑战，李宏戈团队自2022年起研究替代方案，并提出了全新数值体系——混合随机数（HSN）。它融合了二进制与概率逻辑两种模式，既具备二进制计算的高速性，也兼有概率逻辑在能效和硬件资源占用上的优势。
在传统概率计算中，数值以高电平信号频率表达，虽节省硬件，但存在响应延迟问题。HSN则通过“混合概率逻辑”，有效结合两者优点，提升系统响应速度和稳定性。
2023年，团队与中芯国际合作，基于110纳米制程成功开发出一款用于触控和显示的智能芯片，并在《IEEE固态电路期刊》上发表成果。今年1月，他们又基于28纳米CMOS工艺，推出一款用于机器学习的高效乘法芯片，成果发表于《微电子学杂志》。
据《光明日报》报道，该研究是首次系统统一二进制、传统随机数与混合随机数三种计算体系，不仅构建了数学模型，还深入分析了其在容错、抗干扰与能效方面的特性，奠定了混合概率芯片发展的理论基础。
此外，该芯片融合了存内计算（In-Memory Computing）技术，有效减少数据在处理器与内存间的传输耗能，同时采用系统级芯片（SoC）设计，可并行处理多任务，打破传统同质计算架构限制。
目前，该芯片已应用于多个智能控制场景，包括：
- 触控识别：滤除环境噪声、增强微弱信号检测，提升交互灵敏度；
- 仪表显示：实现低功耗、高精度数据处理；
- 飞控系统：为飞行导航提供高可靠性计算支持。
李宏戈透露，团队正开发专用于混合概率计算的指令集架构（ISA）和微架构，未来将扩展至语音识别、图像处理及AI大模型加速等高复杂度应用。
“我们目前已实现微秒级片上延迟，芯片在性能与编程灵活性之间取得良好平衡。”他说。
