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芯東西(公眾號(hào):aichip001)
作者 ZeR0
編輯 漠影
芯東西7月13日?qǐng)?bào)道,剛剛,備受業(yè)界關(guān)注的上海AI芯片獨(dú)角獸東方算芯發(fā)布其首顆大算力芯片——軟件定義近存計(jì)算3D AI芯片DF1000,同步推出包含巔峯DF1000加速卡、拓域TY64超節(jié)點(diǎn)、擎元QY100服務(wù)器、慧算HS512智算集群以及自主開(kāi)放軟件棧在內(nèi)的全棧產(chǎn)品矩陣,并公布基于全國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈的三代產(chǎn)品路線圖。
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DF1000是國(guó)內(nèi)首顆采用DRAM-LOGIC Wafer-level混合鍵合3D垂直封裝的AI芯片,在14nm工藝節(jié)點(diǎn)下實(shí)現(xiàn)520TFLOPS@BF16的算力,訪存帶寬達(dá)6.4TB/s,已完成完整流片驗(yàn)證,并實(shí)現(xiàn)128卡大規(guī)模集群全功能穩(wěn)定運(yùn)行。
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不用先進(jìn)制程、不用HBM,東方算芯軟件定義近存計(jì)算芯片實(shí)現(xiàn)了比肩國(guó)際先進(jìn)制程產(chǎn)品的性能,并坐擁六大優(yōu)勢(shì):計(jì)算效率高、通用性好、訪存帶寬大、能效優(yōu)越、完全避開(kāi)受限的先進(jìn)存儲(chǔ)、不依賴最先進(jìn)制造工藝。
同時(shí),東方算芯研發(fā)的自主開(kāi)放軟件棧CAAP,擁抱主流開(kāi)源生態(tài)開(kāi)發(fā)框架,兼容主流算子開(kāi)發(fā)編程模型,支持超節(jié)點(diǎn)與萬(wàn)卡級(jí)智算集群。
東方算芯成立于2024年5月20日,總部在上海張江,致力于成為世界領(lǐng)先的超高性能計(jì)算芯片及系統(tǒng)方案提供者,團(tuán)隊(duì)規(guī)模超過(guò)500人,估值約為123億元。
其創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼CEO魏少軍是清華大學(xué)長(zhǎng)聘教授、國(guó)際歐亞科學(xué)院院士、國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展咨詢委員會(huì)委員,在中國(guó)芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域聲望頗高。東方算芯的核心技術(shù)便源自清華大學(xué)微電子所過(guò)去二十年在可重構(gòu)計(jì)算芯片技術(shù)、軟件定義近存芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)積累。
據(jù)東方算芯副總裁郭煒?lè)窒恚珼F1000芯片在國(guó)內(nèi)成熟芯片制程工藝條件下可實(shí)現(xiàn)從芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、3D 先進(jìn)封裝到封測(cè)的全鏈條閉環(huán),不依賴尖端制程,不懼外部條件制約,供應(yīng)鏈穩(wěn)定可控、可持續(xù)迭代,為國(guó)產(chǎn)高端芯片突破制程依賴提供了切實(shí)可行的技術(shù)路徑。
魏少軍教授談道,歷經(jīng)兩年埋頭攻堅(jiān),東方算芯完成從實(shí)驗(yàn)室技術(shù)到工程化、從單芯片到128集群穩(wěn)定運(yùn)行、從架構(gòu)到全生態(tài)搭建,重點(diǎn)完成三項(xiàng)關(guān)鍵工作:
(1)堅(jiān)定探索原創(chuàng)技術(shù)路線:軟件定義芯片技術(shù)提升硬件資源利用效率,獲得更高算力;近存計(jì)算3D架構(gòu)大幅縮短存算距離,獲得更大帶寬。
(2)構(gòu)建自主可控的產(chǎn)業(yè)體系:完成芯片的流片與驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集群的全功能穩(wěn)定運(yùn)行,驗(yàn)證全國(guó)產(chǎn)化供應(yīng)鏈支撐體系。
(3)構(gòu)建全棧自主的軟件生態(tài):打造自主可控底層軟件棧,涵蓋編譯器、運(yùn)行時(shí)、算子庫(kù)、集合通信庫(kù)、分布式訓(xùn)練框架及一站式工具鏈。
東方算芯已明確部署“量產(chǎn)一代、研發(fā)一代、預(yù)研一代”的產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略,保持技術(shù)領(lǐng)先,保持生態(tài)開(kāi)放,保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。
魏少軍教授總結(jié)說(shuō),DF1000的戰(zhàn)略意義遠(yuǎn)不止一顆芯片、一款產(chǎn)品,它解決了高端算力芯片對(duì)先進(jìn)制程過(guò)度依賴的問(wèn)題,解決了大模型時(shí)代算力系統(tǒng)最核心的存儲(chǔ)墻、帶寬墻與功耗墻的問(wèn)題,構(gòu)建了自主可控、可持續(xù)演進(jìn)的中國(guó)算力產(chǎn)業(yè)新生態(tài),為中國(guó)算力提供了可行答案。
值得一提的是,東方算芯DF1000已入選2026世界人工智能大會(huì)(WAIC)最高榮譽(yù)SAIL獎(jiǎng)(卓越人工智能引領(lǐng)者獎(jiǎng))TOP30榜單。
一、繞開(kāi)制程與存儲(chǔ)困境,國(guó)產(chǎn)AI芯片需要解局新路徑
5nm及以下的先進(jìn)制程、HBM3及更先進(jìn)的內(nèi)存、2.5D/3D先進(jìn)封裝,已成為海外高端AI芯片設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)配方。但這條正統(tǒng)路線置于中國(guó)AI芯片產(chǎn)業(yè),卻存在三道裂縫。
第一道是摩爾定律紅利衰減,隨著晶體管微縮逼近物理極限,制程競(jìng)賽進(jìn)度放緩,芯片加工生產(chǎn)成本越來(lái)越高,能買(mǎi)到的性能收益卻越來(lái)越薄。
第二道是傳統(tǒng)2D平面芯片面臨的“存儲(chǔ)墻”,即處理器計(jì)算速度的增長(zhǎng)遠(yuǎn)快于內(nèi)存帶寬的提升,算力一路飆升,數(shù)據(jù)搬運(yùn)速度卻跟不上,片外訪存的延遲、能耗遠(yuǎn)超計(jì)算本身。
大模型參數(shù)量爆炸,對(duì)內(nèi)存占用的需求進(jìn)一步膨脹,致使“存儲(chǔ)墻”直接轉(zhuǎn)化為“能耗墻”和“成本墻”,從性能瓶頸變成了商業(yè)瓶頸。無(wú)論是大模型企業(yè)還是基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè),都在探索減少數(shù)據(jù)搬運(yùn)、改進(jìn)存儲(chǔ)架構(gòu)的創(chuàng)新方案。
第三道是地緣博弈。海外EUV光刻設(shè)備、先進(jìn)制程工藝節(jié)點(diǎn)、HBM存儲(chǔ)等高性能芯片相關(guān)技術(shù)的對(duì)華供應(yīng)遭封鎖,全球HBM產(chǎn)能被完全掌控在SK海力士、三星、美光三家外企手里,國(guó)內(nèi)先進(jìn)制程與國(guó)際前沿水平存在代際差。
對(duì)于中國(guó)芯片廠商來(lái)說(shuō),三道裂縫疊在一起,就涉及到長(zhǎng)遠(yuǎn)的自主可控問(wèn)題。
所幸在摩爾定律逐漸失效的今天,先進(jìn)制程不再是實(shí)現(xiàn)高算力的必選項(xiàng),性能提升的來(lái)源轉(zhuǎn)向包括架構(gòu)、存儲(chǔ)、封裝、通信在內(nèi)的系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新。
面臨未來(lái)AI芯片設(shè)計(jì)的“大算力、大內(nèi)存、大互聯(lián)”需求,國(guó)產(chǎn)芯片需要跨過(guò)“三堵墻”:
- 算力墻:如何在先進(jìn)制程受限下提升算力?
- 內(nèi)存墻:訪存帶寬如何匹配快速增長(zhǎng)的算力?
- 通信墻:如何利用有限封裝尺寸,提供更大互連帶寬?
對(duì)此,東方算芯積蓄了跳出跟隨式研發(fā)路徑的三張技術(shù)底牌。
二、詳解三大原創(chuàng)技術(shù)路線:軟件定義 + 3D DRAM + Infinity Chiplet
東方算芯擺脫對(duì)海外先進(jìn)制程與HBM供應(yīng)鏈依賴的底氣,源自其三大核心技術(shù)路線。
1、軟件定義Tile原生架構(gòu):提升硬件利用率
傳統(tǒng)GPU的算力利用率被卡在30%-40%,很大程度上是固定硬件結(jié)構(gòu)與多變負(fù)載錯(cuò)配的稅。而軟件定義架構(gòu)能根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整算力配置,實(shí)現(xiàn)張量和向量計(jì)算單元數(shù)據(jù)復(fù)用,既保持通用計(jì)算的靈活性,又充分利用有限芯片面積資源,提升整體硬件利用率。
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東方算芯構(gòu)建了從硬件到軟件的全棧可重構(gòu)計(jì)算體系,基于動(dòng)態(tài)重構(gòu)多精度融合計(jì)算陣列,通過(guò)空間并行+時(shí)分復(fù)用雙機(jī)制動(dòng)態(tài)調(diào)度硬件資源,根據(jù)模型特性,自動(dòng)選擇最優(yōu)數(shù)據(jù)通路;其可重構(gòu)Transformer加速器針對(duì)Attention等核心算子進(jìn)行硬件級(jí)優(yōu)化,支持DeepSeek、Qwen、GLM等主流大模型的架構(gòu)演進(jìn)。
其全異步數(shù)據(jù)流編程模型以Tensor Tile為基本調(diào)度單元,構(gòu)建全異步、無(wú)阻塞的數(shù)據(jù)流執(zhí)行引擎,計(jì)算與數(shù)據(jù)搬運(yùn)深度重疊,通過(guò)軟件管理的顯式數(shù)據(jù)流消除傳統(tǒng)緩存機(jī)制的開(kāi)銷,實(shí)現(xiàn)極致計(jì)算資源利用率。
在這一技術(shù)方向,東方算芯核心團(tuán)隊(duì)積累深厚。其董事長(zhǎng)兼CEO魏少軍長(zhǎng)期從事超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)方法學(xué)研究、可重構(gòu)計(jì)算架構(gòu)研究和通信專用集成電路技術(shù)研究,長(zhǎng)期參與國(guó)家級(jí)集成電路重大專項(xiàng)及產(chǎn)業(yè)政策制定,是軟件定義芯片與可重構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域的重要推動(dòng)者。
2、3D近存計(jì)算技術(shù):劈開(kāi)訪存瓶頸
為了縮短數(shù)據(jù)傳輸路徑、大幅提升訪存帶寬,DF1000芯片采用3D晶圓級(jí)混合鍵合封裝技術(shù),實(shí)現(xiàn)邏輯層與DRAM層的無(wú)凸點(diǎn)垂直互連。
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相比依賴硅中介層和微凸點(diǎn)的傳統(tǒng)2.5D HBM方案,3D混合鍵合將互連間距從數(shù)十微米壓縮至亞微米級(jí)別,大幅縮短計(jì)算與存儲(chǔ)之間的數(shù)據(jù)通路,帶來(lái)數(shù)量級(jí)提升的互連密度與帶寬密度,同等容量下帶寬可達(dá)到HBM3E的5倍,突破“內(nèi)存墻”。
3、Infinity Chiplet 3.5D + 擴(kuò)展結(jié)構(gòu):突破“通信墻”
東方算芯Infinity Chiplet 3.5D+封裝技術(shù)用3D DRAM替代傳統(tǒng)AI芯片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),節(jié)省了片上面積,無(wú)需HBM,因而節(jié)省了HBM的封裝面積、接口占用芯粒面寬。
相比傳統(tǒng)AI芯片的2.5D封裝技術(shù),這一技術(shù)方案在相同封裝尺寸限制下,可提供更強(qiáng)算力、更大訪存帶寬、更大互聯(lián)規(guī)模。
此外,因?yàn)闆](méi)有HBM限制,未來(lái)該方案可實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的芯片算力擴(kuò)展。
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單芯片性能只是入場(chǎng)券,落地需要構(gòu)建千卡、萬(wàn)卡連成像一個(gè)巨型芯片的智算集群。東方算芯針對(duì)云端大模型訓(xùn)練與推理的規(guī)模化需求,構(gòu)建了一套從芯片到集群的原生分布式算力體系(包括芯片級(jí)軟件定義通信處理器、服務(wù)器級(jí)原生以太網(wǎng)超節(jié)點(diǎn),以及軟件級(jí)分布式編程模型與運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)),實(shí)現(xiàn)算力資源的全棧協(xié)同優(yōu)化。
通過(guò)將這些核心技術(shù)組合,東方算芯采用成熟國(guó)產(chǎn)制程工藝和DRAM存儲(chǔ)芯片,展現(xiàn)了一份獨(dú)特的高端算力芯片“東方范式”。
三、四大AI算力產(chǎn)品:巔峯加速卡、拓域超節(jié)點(diǎn)、擎元服務(wù)器、慧算集群
基于DF1000芯片,東方算芯打造了4類AI算力產(chǎn)品:巔峯 DF1000 加速卡、拓域 TY64 超節(jié)點(diǎn)、擎元 QY100 服務(wù)器、慧算 HS512 智算集群,可適配人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、金融、超算等各類復(fù)雜算力場(chǎng)景。這些AI算力新品均將在世界人工智能大會(huì)WAIC 2026期間展出。
(1)巔峯DF1000加速卡:東方算芯首款A(yù)I加速卡產(chǎn)品,遵循OAM 2.0規(guī)范,提供風(fēng)冷、液冷多種形態(tài),提供標(biāo)準(zhǔn)化接口,適配國(guó)內(nèi)主流OEM服務(wù)器平臺(tái),支持大模型訓(xùn)練、推理等應(yīng)用場(chǎng)景,可滿足高速率token輸出需求。
(2)拓域TY64超節(jié)點(diǎn):分布式液冷64卡超節(jié)點(diǎn)服務(wù)器,采用標(biāo)準(zhǔn)液冷機(jī)柜設(shè)計(jì),算力密度與互聯(lián)帶寬處于行業(yè)領(lǐng)先水平,提供高算力、高帶寬、低延遲、高吞吐的軟硬件一站式系統(tǒng)化解決方案,在降低系統(tǒng)成本的同時(shí)增強(qiáng)可靠性,單節(jié)點(diǎn)算力可達(dá)33PFLOPS@BF16。
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(3)擎元QY100服務(wù)器:基于第一代芯片與標(biāo)準(zhǔn)化部件打造的高集成化、高可靠性產(chǎn)品,單機(jī)8卡AI服務(wù)器,含風(fēng)冷與液冷兩個(gè)版本,支持國(guó)產(chǎn)CPU、國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng),無(wú)需客戶進(jìn)行額外的硬件集成與調(diào)試,可直接向最終用戶交付,大幅縮短客戶部署周期,降低技術(shù)門(mén)檻。
(4)慧算HS128和HS512智算集群:面向大規(guī)模數(shù)據(jù)并行訓(xùn)練與推理的128卡和512卡集群方案,采用“整體交付、開(kāi)箱即用”的產(chǎn)品形態(tài),整合了算力、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、軟件等全要素資源,提供端到端的全流程服務(wù),具有高集成度、高可靠性、按需配置、快速交付等特點(diǎn),集群支持可根據(jù)客戶需求配置具體規(guī)模。
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結(jié)語(yǔ):系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新+全國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈,國(guó)產(chǎn)大算力芯片的自主可控新路徑
進(jìn)入后摩爾時(shí)代,跳出制程內(nèi)卷去探索架構(gòu)創(chuàng)新,成為大算力AI芯片設(shè)計(jì)的共同選擇。如今AI芯片的競(jìng)爭(zhēng)正在邁入拼全棧的階段,從片內(nèi)帶寬、算力利用率,到片外互連、集群穩(wěn)定性,乃至供應(yīng)鏈安全,每個(gè)環(huán)節(jié)都至為關(guān)鍵,系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新已是全行業(yè)公認(rèn)的下一個(gè)礦脈。
過(guò)去幾年,國(guó)內(nèi)AI算力基礎(chǔ)設(shè)施的天花板一直受限于技術(shù)封鎖,制程卡一關(guān),HBM卡一關(guān),先進(jìn)封裝再卡一關(guān),美國(guó)出口管制每加長(zhǎng)一行,天花板就壓低一寸。DF1000的產(chǎn)業(yè)意義正在于此,以“軟件定義架構(gòu)+3D堆疊近存計(jì)算”對(duì)沖制程代差與HBM缺口,原生分布式執(zhí)行模型撐起集群規(guī)模,全部依靠國(guó)內(nèi)成熟供應(yīng)鏈,實(shí)現(xiàn)拆除路徑依賴的換道創(chuàng)新。
而全供應(yīng)鏈可控的分量,將放在時(shí)間維度上來(lái)看清。算力的性能決定模型的上限,算力的主權(quán)決定產(chǎn)業(yè)的未來(lái)。唯有一顆對(duì)標(biāo)國(guó)際第一梯隊(duì)的大算力芯片,從設(shè)計(jì)、制造、存儲(chǔ)到封裝的供應(yīng)全部攥在自己手里,算力才能從一種要排隊(duì)、要許可、隨時(shí)可能斷供的進(jìn)口資源,變成一種可持續(xù)、可迭代、按需擴(kuò)產(chǎn)的國(guó)內(nèi)AI基礎(chǔ)設(shè)施。
東方算芯堅(jiān)持自主架構(gòu)、自主工具鏈、自主軟件棧,底層實(shí)現(xiàn)全棧自主可控,同時(shí)堅(jiān)持開(kāi)放、通用、中立、兼容的產(chǎn)業(yè)理念,不搞封閉壁壘,不依附外部專有生態(tài),提供標(biāo)準(zhǔn)化配置、低門(mén)檻遷移工具與完善的開(kāi)發(fā)支持,與全行業(yè)共建開(kāi)放共享、安全可控、自主演進(jìn)的新一代戰(zhàn)略生態(tài),推動(dòng)我國(guó)算力產(chǎn)業(yè)真正走向高質(zhì)量、可持續(xù)、自主自強(qiáng)的發(fā)展道路。
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