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芯片还有一个本质就是集成电路。以前人类组装单独的器件是焊接起来,现在的技术就像是微雕,在一个小的东西上,直接刻画出这些线路。这个小的东西就是半导体衬底,刻刀就是光刻机,只不过这把刀不是金属,而是激光,细。现在已经能刻出纳米尺寸,可以在一块一厘米见方的芯片里,集成100多亿个晶体管,它的复杂程度真的远超你的想象。至于为什么芯片可以运算,实现人工智能,这个就复杂了,简单说就是0和1。
IBM 通过模拟大脑结构于2014 年8 月推出制程为28 纳米的第二代TrueNorth芯片,可应用于实时视频处理。 英特尔于2017 年推出Xeon 系列ASIC 芯片。该系列芯片可独立充当处理器,无需附加主机处理器和辅助处理器,可应用于机器深度学。 斯坦福大学推出基于新神经形态计算架构的ASIC 芯片运算速度为普通电脑9,000倍,可模拟约100 万个大脑神经元、几十亿个突触连接。
集成电路对于离散晶体管有两个主要优势:成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术,作为一个单位印刷,而不是在一个时间只制作一个晶体管。性能高是由于组件快速开关,消耗更低能量,因为组件很小且彼此靠近。2006年,芯片面积从几平方毫米到350 mm²,每mm²可以达到一百万个晶体管。
CPU 等传统芯片通过读取、执行外部程序代码指令而生成结果,相对而言,ASIC 芯片读取原始输入数据信号,并经内部逻辑电路运算后直接生成输出信号。相对CPU、GPU、FPGA 等类型芯片,ASIC 芯片在系统应用方面具备多元优势,具体表现在如下几方面。 面积优势:ASIC 芯片在设计时避免冗余逻辑单元、处理单元、寄存器、存储单元等架构,以纯粹数字逻辑电路形式构建,有利于缩小芯片面积。应对小面积芯片,同等规格晶圆可被切割出更多数量芯片,有助于企业降低晶圆成本。