阿斯麦、台积电、英伟达，该睡不着了。7月13日，上海一家成立不到三年的公司用14nm工艺造出了一颗520TFLOPS的AI芯片，没用EUV，没用HBM。
 
7月13日，上海一家新公司，没用高端光刻机（EUV），也没用高带宽内存（HBM），硬是用14纳米的成熟工艺，造出了一颗算力达520 TFLOPS的AI芯片。
 
这个消息让不少业内人士重新审视制程路线。眼下传统的物理微缩路线正逼近极限，加之外部供应链变数增多，高端光刻机和HBM内存几乎成了稀缺品。
 
半导体行业不得不思考一个务实的问题：不依赖昂贵的先进制程，算力缺口怎么补？东方算芯推出的DF1000芯片，给出了一个系统重构的新思路。
 
业内常说，芯片不是算得慢，而是数据搬运太慢，这就是所谓的“存储墙”。传统的二维布局让计算单元和存储单元隔得太远，数据传输难免卡脖子。
 
主流芯片用HBM内存来救场，但这种内存不仅价格高昂，且供应链面临不小的风险。
 
DF1000选择绕开HBM，采用三维混合键合技术。设计团队直接把逻辑计算芯片和存储芯片垂直叠在一起，将两者的互连间距缩短到亚微米级。
 
这种垂直堆叠实现了6.4 TB/s的本地访存带宽，明显高于部分采用HBM方案的加速卡。
 
然而，垂直堆叠也带来了显而易见的物理代价。发热量大的计算芯片与怕热的存储芯片贴身紧挨，内部热量极易堆积。这对温控算法、流道设计和散热材料提出了苛刻挑战。
 
同时，亚微米级的键合对准极难控制，稍有偏差就会导致整颗晶圆报废。
 
要在14纳米这个成熟工艺上压榨出更多性能，必须在架构上动脑筋。传统的ASIC芯片电路在出厂时就已固化，一旦算法改变，部分晶体管就会处于空转状态。
 
DF1000则引入了可重构计算技术，也就是所谓的“软件定义芯片”。
 
该项目的技术带头人拥有清华大学学术背景，在可重构领域积累了20多年经验。在这种架构下，芯片内部的硬件电路可以根据当前运行的算法动态调整。
 
这种时空维度上的动态复用，让原本受限的晶体管发挥出了更高的实际利用率。
 
测试结果显示，基于中芯国际14纳米工艺制造的DF1000，在FP16格式下实现了520 TFLOPS的单芯片算力。
 
这一性能高于前代主流产品的312 TFLOPS，虽然仍落后于最新一代旗舰芯片的990 TFLOPS，但确实用架构设计弥补了部分制程代差。
 
不过，可重构计算也有其自身的局限性，首要难关就是软件生态。因为硬件结构在动态变化，传统的标准编译软件无法直接适用。
 
开发人员必须使用专门的工具链进行深度适配，这在一定程度上抬高了客户的软件迁移和使用成本。
 
一个技术方案能否真正走通，关键要看能不能在本土供应链落地。研发这款芯片的东方算芯，于2024年5月成立于浦东张江。
 
虽然成立时间较短，但凭借约500人的团队，其估值已超120亿元，并且深度绑定了本土的半导体产业链。
 
在设计端，该芯片使用了华大九天与概伦电子等国产EDA软件；在制造端，依托国内14纳米工艺；在封装端，则由长电科技、通富微电等本土封测企业联合攻关。
 
这套方案合力解决了3D混合键合中的诸多工艺难题，实现了自主可控。
 
除了单芯片的突破，该项目还完成了128卡规模的计算集群部署。其芯片间互连带宽达到900 GB/s，目前运行状态稳定。
 
对于金融、能源和政务等对供应链安全高度敏感的行业来说，这种基于成熟工艺的方案提供了一个务实的平衡点。
 
DF1000的尝试表明，评价芯片先进性的维度正在变得更加多元。单纯追求微观制程的物理缩减不再是唯一选择。
 
通过成熟工艺、巧妙的架构设计与先进封装进行系统协同，同样能在特定领域开拓出一条具有可行性的算力之路。

信源：国产大算力芯片“换道超车”！全球首颗软件定义近存计算3D芯片在沪发布——新民晚报