Đột phá kiến trúc chip AI nội địa Trung Quốc: Đạt 520 nghìn tỷ phép tính mỗi giây trên tiến trình 14nm

Theo tin từ CCTV News ngày 13/7, con chip AI đầu tiên của Trung Quốc sử dụng công nghệ định nghĩa bằng phần mềm (software-defined) và tính toán gần bộ nhớ 3D (3D near-memory computing) đã chính thức ra mắt tại Thượng Hải. Với tiến trình 14nm, con chip này đạt hiệu năng tính toán 520 nghìn tỷ phép tính dấu phẩy động mỗi giây. Đặc điểm nổi bật nhất của nó là thông qua đổi mới kiến trúc tầng dưới, mở ra một lộ trình phát triển năng lực tính toán cao cấp mà không cần phụ thuộc vào các tiến trình sản xuất tiên tiến.

Theo thông tin mà IT nắm được, con chip này áp dụng lộ trình kỹ thuật kết hợp giữa định nghĩa bằng phần mềm và tính toán gần bộ nhớ 3D. Một mặt, thông qua công nghệ chip định nghĩa bằng phần mềm, tài nguyên phần cứng có thể được điều phối linh hoạt theo các tác vụ khác nhau, giúp nâng cao đáng kể hiệu suất sử dụng năng lực tính toán; mặt khác, thông qua công nghệ xếp chồng dọc 3D, các đơn vị tính toán và đơn vị lưu trữ được tích hợp chặt chẽ với nhau, đạt băng thông truy cập bộ nhớ 6,4TB/giây, từ đó giải quyết được nút thắt "bức tường bộ nhớ" (memory wall) vốn là vấn đề nan giải lâu nay trong thiết kế chip.

Báo cáo cho biết, nhờ không còn phụ thuộc đơn thuần vào việc thu nhỏ tiến trình để nâng cao hiệu năng, chuỗi cung ứng theo lộ trình kỹ thuật này trở nên ổn định và dễ kiểm soát hơn. Đồng thời, một bộ công cụ phần mềm toàn diện (full-stack software toolchain) đi kèm cũng được ra mắt, tương thích với các khung học sâu (deep learning framework) phổ biến, tạo nên một hệ sinh thái sản phẩm hoàn chỉnh từ card tăng tốc đơn lẻ, máy chủ AI, đến các siêu nút làm mát bằng chất lỏng và cụm tính toán thông minh quy mô lớn, có khả năng cung cấp nền tảng tính toán quy mô và thực tiễn cho việc huấn luyện và suy luận các mô hình lớn (large models).

Giới chuyên môn nhận định, điều này đánh dấu việc Trung Quốc đã tìm ra một con đường phát triển tự chủ mới trong lĩnh vực chip tính toán cao cấp, đó là thay thế việc chạy đua theo tiến trình sản xuất bằng đổi mới kiến trúc, có ý nghĩa quan trọng trong việc củng cố nền tảng tính toán cho trí tuệ nhân tạo.

Đọc thêm

Chip định nghĩa bằng phần mềm (Software Defined Chip, SDC) là một mô hình thiết kế chip mới, với tư tưởng cốt lõi là thông qua lập trình phần mềm để định nghĩa và cấu hình động các chức năng phần cứng của chip, từ đó giúp cùng một con chip có thể linh hoạt thích ứng với các tác vụ tính toán khác nhau. Công nghệ này có thể nâng cao đáng kể tính phổ dụng và hiệu suất năng lượng của chip.

Tính toán gần bộ nhớ 3D (3D Near-Memory Computing) là công nghệ tích hợp các đơn vị tính toán và bộ nhớ (như DRAM) theo phương thẳng đứng thông qua xếp chồng 3D. Thiết kế này có thể rút ngắn đáng kể khoảng cách truyền dữ liệu giữa đơn vị tính toán và đơn vị lưu trữ, từ đó phá vỡ hiệu quả nút thắt truyền dữ liệu do vấn đề "bức tường bộ nhớ" gây ra trong kiến trúc Von Neumann truyền thống, đồng thời nâng cao hiệu suất năng lượng và hiệu năng tính toán tổng thể.

Trong lĩnh vực chip AI, ngoài việc theo đuổi đỉnh cao năng lực tính toán, băng thông truy cập bộ nhớ cũng là chỉ số then chốt để đánh giá hiệu năng. Ví dụ, chip H100 của NVIDIA sử dụng bộ nhớ băng thông cao HBM2e hoặc HBM3, với băng thông bộ nhớ có thể đạt khoảng 2TB/s.

Vấn đề "bức tường bộ nhớ" (Memory Wall) chỉ việc tốc độ tăng trưởng của năng lực tính toán bộ xử lý nhanh hơn nhiều so với tốc độ truy cập bộ nhớ, dẫn đến việc các đơn vị tính toán thường xuyên phải chờ dữ liệu được đọc hoặc ghi từ bộ nhớ, từ đó hạn chế hiệu năng tổng thể của hệ thống. Đây là một trong những thách thức cốt lõi mà lĩnh vực tính toán hiệu năng cao và trí tuệ nhân tạo hiện nay đang phải đối mặt.

Bộ công cụ phần mềm toàn diện (full-stack software toolchain) đóng vai trò sống còn đối với việc xây dựng hệ sinh thái chip AI, thường bao gồm trình biên dịch, trình điều khiển, thư viện runtime, công cụ phân tích hiệu năng và các giao diện kết nối với các khung học sâu phổ biến (như TensorFlow, PyTorch). Một bộ công cụ hoàn thiện có thể hạ thấp ngưỡng sử dụng cho các nhà phát triển và là yếu tố then chốt quyết định sự thành công thương mại của một con chip.

Tuyên bố quảng cáo: Các liên kết ngoài trong bài viết (bao gồm nhưng không giới hạn ở siêu liên kết, mã QR, mật khẩu, v.v.) được sử dụng để truyền tải thêm thông tin, tiết kiệm thời gian chọn lọc, kết quả chỉ mang tính chất tham khảo. Tất cả các bài viết của IT đều bao gồm tuyên bố này.