2024年上半年,芯片和石墨烯技術以及第二臺百億億次計算機推動半導體極限
摩爾定律遇到物理極限,但GPU技術繼續(xù)快速演變
摩爾定律預測大約每兩年晶體管密度加倍,現(xiàn)在正接近其物理極限。然而,GPU技術依然在快速演變,架構和專用處理單元的創(chuàng)新推動了持續(xù)的性能提升。多芯片模塊、3D芯片堆疊和高級緩存層次結構正在突破單片集成電路的限制。2024年上半年見證了一波技術進步,包括Nvidia推出的Blackwell GPU架構、芯粒技術的廣泛采用以及熱電池和高帶寬內存的重大進展。本文將探討2024年上半年GPU和半導體技術的最新趨勢和突破。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202407/460627.htmAurora超算實現(xiàn)百億億次性能,全球排名第二
2024年5月13日,阿貢國家實驗室在德國漢堡舉行的ISC高性能計算會議上宣布,Aurora超級計算機突破了百億億次計算能力的門檻,成為全球第二臺百億億次計算機,并在超級計算機TOP500排名中位列第二。Aurora的規(guī)模和架構擁有63,744個GPU,可能在氣候變化、醫(yī)療治療和材料科學等領域的科學研究中帶來潛在的突破。
芯粒技術在半導體行業(yè)引起轟動
2024年,芯粒技術(即由多個小型半導體晶片組成的單一集成電路)吸引了AMD、Intel、NVIDIA和三星等主要玩家的關注。這項技術也是2024年設計自動化大會(DAC)上的明星。MIT Technology Review在圣克拉拉將芯粒列為2024年十大突破技術之一。對芯粒的興趣不僅限于美國,中國公司和政府機構以及日本的公司(如Tenstorrent)也在大力投資芯粒研發(fā)。
熱電池在工業(yè)能源存儲和脫碳應用中獲得進展
熱能儲存系統(tǒng)(也稱為熱電池)在工業(yè)能源管理和脫碳努力中展現(xiàn)出潛力。這類系統(tǒng)以熱量形式儲存能量,并能在長時間內捕獲和保持大量熱能。Rondo Energy、Antora Energy和Electrified Thermal Solutions等公司正在開發(fā)此類系統(tǒng),利用熔鹽、混凝土、工程磚或碳塊等材料存儲能量。
例如,Rondo Energy使用由普通材料制成的磚塊在高溫下儲存熱量,其熱電池可連續(xù)提供高達1500攝氏度的高溫熱量。這項技術已在加州Calgren Renewable Fuels安裝的2兆瓦熱電池中使用,有助于減少生物燃料生產的碳強度。
Antora Energy則采用固體碳塊存儲熱量,其熱電池可以將可再生電力轉化為熱能,然后通過熱光電池將熱能再轉化為電力。這種雙重功能允許直接的工業(yè)熱應用和電力生成。
最后,Electrified Thermal Solutions專注于使用導電磚儲存熱能,利用熱能儲存系統(tǒng)的高效率、低成本和與可再生能源集成的能力。
佐治亞理工大學研究人員創(chuàng)造出首個功能性石墨烯半導體
幾十年來,研究人員一直看好石墨烯的前景,但在半導體應用中一直難以實現(xiàn)。然而,2024年1月,來自美國佐治亞州亞特蘭大和中國天津的科學家團隊宣布,他們創(chuàng)造了世界上首個完全由石墨烯制成的功能性半導體。該材料的電子遷移率是硅的10倍。研究人員通過克服阻礙石墨烯發(fā)展的“帶隙”障礙,實現(xiàn)了這一突破。這一成果可能為更快、更高效的設備鋪平道路,從而推動更小、更快的電子設備到量子計算等領域的發(fā)展。
Nvidia推出下一代Blackwell GPU架構
2024年3月,Nvidia在其GTC大會上推出了Blackwell架構。新架構將為B200 GPU和GB200 Grace Blackwell Superchip等產品提供動力,性能較其前代產品Hopper大幅提升。Nvidia瞄準了在集群級別上4倍的訓練性能提升,對于特定推理工作負載,特別是大語言模型,Nvidia聲稱在特定條件下性能提升可達30倍。標準格式下計算能力提升2.5倍,使用新FP4格式時則可能達到5倍。新架構的一個代表產品是B200 GPU,擁有2080億個晶體管,采用TSMC的4NP工藝制造。另一個例子是GB200 Grace Blackwell Superchip,它將兩個B200張量核心GPU與Nvidia Grace CPU結合,為AI工作負載提供顯著的性能提升。例如,在一個具有1750億參數的GPT-3 LLM基準測試中,GB200的性能據報道比H100 GPU高出7倍。
主要云服務提供商和科技公司,包括AWS、微軟、谷歌和甲骨文,計劃采用基于Blackwell的系統(tǒng)。
HBM3E開啟新內存帶寬時代
高帶寬內存(HBM)是一種為3D堆疊同步動態(tài)隨機存取內存(SDRAM)設計的計算機內存接口,三星、AMD和SK Hynix于2013年宣布了這一技術。2024年,高帶寬內存市場見證了顯著的改進,特別是在高帶寬內存3E(HBM3E)方面。新一代高性能內存旨在縮小GPU快速進步的處理能力與日益增長的內存帶寬需求之間的差距。具體進展包括SK Hynix在2024年3月開始量產的一款36GB內存產品,其數據處理速度可達每秒1.15TB。公司計劃在2024年第三季度量產12層HBM3E芯片。SK Hynix還開發(fā)了一款16層48GB HBM3E產品,單堆疊速度可達1280 GB/s。與此同時,三星電子也宣布了其品牌為“Shinebolt”的HBM3E內存。
微軟宣布33億美元投資威斯康星州AI數據中心,重振擱置的富士康項目
2024年5月8日,微軟宣布將在威斯康星州投資33億美元建設AI數據中心,項目選址為廢棄的富士康項目地。投資將涵蓋云計算和AI基礎設施的開發(fā)、制造業(yè)AI協(xié)同創(chuàng)新實驗室的創(chuàng)建以及為超過10萬名威斯康星州居民提供AI技能培訓。投資戰(zhàn)略包含四個主要部分:第一是在Mount Pleasant建設新數據中心校園;第二是在威斯康星大學密爾沃基分校建立AI協(xié)同創(chuàng)新實驗室;后兩部分包括與當地組織合作進行AI技能培訓以及投資社區(qū)教育和青年就業(yè)計劃。微軟預計該項目將在2025年前創(chuàng)造2300個工會建筑工作崗位。
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