計算機硬件新技術(shù)演講人：日期:CONTENTS目錄01芯片架構(gòu)革新02存儲技術(shù)演進03處理器設(shè)計創(chuàng)新04散熱解決方案05高速互聯(lián)技術(shù)06制造工藝突破01芯片架構(gòu)革新量子計算芯片突破量子比特并行計算量子芯片利用量子比特的疊加和糾纏態(tài)，實現(xiàn)多個計算任務(wù)并行處理，大幅提高計算速度。01低功耗與高效能量子計算芯片在低溫環(huán)境下工作，能耗遠低于傳統(tǒng)芯片，同時展現(xiàn)出極高的計算效率和性能。02量子通信安全量子芯片可應(yīng)用于量子通信領(lǐng)域，實現(xiàn)加密傳輸和信息安全，為數(shù)據(jù)傳輸提供全新保護。033D堆疊技術(shù)應(yīng)用3D堆疊技術(shù)將多層芯片垂直堆疊，大大提高了單位面積內(nèi)的晶體管數(shù)量，從而實現(xiàn)更高的集成度和性能。提高集成度縮短信號傳輸路徑多樣化互連方式3D堆疊技術(shù)縮短了芯片內(nèi)部各組件之間的信號傳輸路徑，降低了信號延遲和功耗，提高了整體性能。3D堆疊技術(shù)可通過硅通孔等技術(shù)實現(xiàn)層間互連，為芯片設(shè)計提供更多靈活性，滿足復(fù)雜應(yīng)用需求。光子計算芯片發(fā)展抗干擾能力強光子計算芯片對電磁干擾具有較強的抗性，可在復(fù)雜電磁環(huán)境中保持穩(wěn)定性能，提高數(shù)據(jù)安全性。03光子計算芯片在運算過程中不產(chǎn)生熱量，避免了傳統(tǒng)芯片的散熱問題，同時降低了功耗。02低功耗與散熱優(yōu)勢超高速運算能力光子計算芯片利用光子進行信息傳輸和處理，速度遠超電子芯片，可實現(xiàn)超高速運算和數(shù)據(jù)處理。0102存儲技術(shù)演進非易失性內(nèi)存加速新型材料應(yīng)用采用阻變存儲器（ReRAM）、相變存儲器（PCM）等新型材料，實現(xiàn)非易失性存儲，提升數(shù)據(jù)讀取速度。3DNAND技術(shù)存儲級內(nèi)存（SCM）多層堆疊的3DNAND閃存技術(shù)，大幅提高存儲密度，降低單位存儲成本。將SSD的閃存與DRAM內(nèi)存相結(jié)合，實現(xiàn)更高速度、更低延遲的存儲解決方案。123光存儲介質(zhì)升級利用藍光技術(shù)，實現(xiàn)更大容量的數(shù)據(jù)存儲，同時提高數(shù)據(jù)的讀寫速度。藍光存儲通過激光記錄數(shù)據(jù)的全息圖像，實現(xiàn)大容量、高密度的數(shù)據(jù)存儲，且數(shù)據(jù)安全性更高。全息存儲利用近場光學(xué)技術(shù)，將數(shù)據(jù)存儲在納米級的光斑上，進一步提高存儲密度和讀寫速度。近場光存儲DNA數(shù)據(jù)存儲實驗數(shù)據(jù)編碼與解碼將二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為DNA序列，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲與傳輸；同時，開發(fā)解碼技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的準確讀取。01DNA穩(wěn)定性與持久性研究DNA分子在極端條件下的穩(wěn)定性，以及其在長時間保存后的數(shù)據(jù)完整性，確保數(shù)據(jù)存儲的可靠性。02DNA存儲技術(shù)應(yīng)用探索DNA存儲在醫(yī)療、生物科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，如基因組學(xué)研究、疾病診斷與治療等。0303處理器設(shè)計創(chuàng)新RISC-V開放架構(gòu)普及模塊化設(shè)計安全性與可靠性開放性與靈活性簡潔高效的指令集RISC-V架構(gòu)采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)實際需求裁剪和擴展指令集，提高處理器效率。RISC-V架構(gòu)的開放性使得開發(fā)者可以根據(jù)需求自由定制處理器，同時也有利于技術(shù)共享和創(chuàng)新。RISC-V架構(gòu)在設(shè)計時充分考慮了安全性，避免了傳統(tǒng)處理器中可能存在的安全漏洞。RISC-V指令集簡潔高效，可降低處理器功耗，提高性能。神經(jīng)形態(tài)計算芯片模仿人腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)神經(jīng)形態(tài)計算芯片模仿人腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，具有更強的自適應(yīng)能力和學(xué)習(xí)能力。02040301可編程性與靈活性神經(jīng)形態(tài)計算芯片可通過編程實現(xiàn)多種功能，適用于不同場景，具有更高的靈活性。低功耗與高效率神經(jīng)形態(tài)計算芯片在處理復(fù)雜模式識別和認知任務(wù)時，相較于傳統(tǒng)處理器具有低功耗和高效率的優(yōu)勢。突破傳統(tǒng)計算架構(gòu)限制神經(jīng)形態(tài)計算芯片有望突破傳統(tǒng)計算架構(gòu)的局限，實現(xiàn)更高效、更智能的計算模式。異構(gòu)計算單元整合整合多種計算單元異構(gòu)計算單元整合了CPU、GPU、FPGA等多種計算單元，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，提高整體計算性能。優(yōu)化能效比異構(gòu)計算單元可根據(jù)任務(wù)需求智能調(diào)度計算資源，實現(xiàn)能效比最優(yōu)。支持多樣化應(yīng)用場景異構(gòu)計算單元適用于圖像處理、深度學(xué)習(xí)、科學(xué)計算等多種應(yīng)用場景，滿足不同領(lǐng)域的需求。促進軟硬件協(xié)同優(yōu)化異構(gòu)計算單元的發(fā)展促進了軟硬件協(xié)同優(yōu)化，使得計算系統(tǒng)更加高效、靈活。04散熱解決方案液態(tài)金屬冷卻技術(shù)高效熱傳導(dǎo)性能液態(tài)金屬具有遠高于傳統(tǒng)散熱材料的熱導(dǎo)率，可以更快速地將熱量從熱源帶走。01流體特性液態(tài)金屬在流動狀態(tài)下能更有效地將熱量傳遞至散熱片或散熱風扇等散熱設(shè)備，從而提高散熱效率。02低熔點和高沸點某些液態(tài)金屬具有低熔點和高沸點特性，可在較寬的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，適用于高性能計算機硬件的散熱需求。03可循環(huán)使用與環(huán)保液態(tài)金屬可循環(huán)利用，減少環(huán)境污染，符合綠色節(jié)能的發(fā)展趨勢。04微型熱管陣列設(shè)計高效熱傳導(dǎo)路徑無需外部散熱設(shè)備微型化設(shè)計高可靠性微型熱管陣列利用熱管的高效傳熱特性，將熱量迅速從熱源傳導(dǎo)至散熱區(qū)域，降低硬件溫度。微型熱管陣列體積小巧，可集成于計算機硬件的狹小空間內(nèi)，滿足高性能計算機的散熱需求。微型熱管陣列可在無外部散熱設(shè)備的情況下實現(xiàn)高效散熱，減少噪音和能耗。微型熱管陣列采用密封設(shè)計，避免了傳統(tǒng)散熱材料可能出現(xiàn)的泄漏和堵塞問題，提高了硬件的可靠性。熱電制冷材料應(yīng)用無需制冷劑精確溫控緊湊結(jié)構(gòu)節(jié)能環(huán)保熱電制冷材料通過電流控制實現(xiàn)制冷和制熱，無需使用制冷劑，減少了環(huán)境污染和泄漏風險。熱電制冷材料具有精確的溫控特性，可根據(jù)硬件的實際需求進行精確的溫度調(diào)節(jié)。熱電制冷材料可實現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，適用于高性能計算機硬件的有限空間。熱電制冷材料在工作過程中無噪音、無振動，且能效比傳統(tǒng)制冷技術(shù)更高，符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢。05高速互聯(lián)技術(shù)高速率傳輸硅光互聯(lián)模組可實現(xiàn)超高速率的光信號傳輸，極大提高數(shù)據(jù)傳輸速度和帶寬。低功耗設(shè)計利用光學(xué)傳輸?shù)牡蛽p耗特性，降低能耗，提高整體設(shè)備的續(xù)航能力。高集成度硅光技術(shù)可實現(xiàn)光器件與微電子器件的高度集成，減小體積，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性?？垢蓴_能力強光學(xué)傳輸對電磁干擾具有較高的抵抗能力，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。硅光互聯(lián)模組研發(fā)5G集成硬件方案網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化5G集成硬件方案通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)更高速、低延遲的通信服務(wù)。頻譜資源利用利用更寬頻譜資源，提高通信容量和傳輸速度，滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸需求。邊緣計算應(yīng)用結(jié)合邊緣計算技術(shù)，降低數(shù)據(jù)傳輸延遲，提升用戶體驗和數(shù)據(jù)處理能力。設(shè)備兼容性確保5G集成硬件方案與現(xiàn)有設(shè)備的兼容性，降低升級成本和用戶遷移門檻。無線芯片內(nèi)聯(lián)技術(shù)芯片間高速通信低功耗設(shè)計高效能傳輸廣泛應(yīng)用場景無線芯片內(nèi)聯(lián)技術(shù)通過無線方式實現(xiàn)芯片間的高速數(shù)據(jù)通信，解決傳統(tǒng)有線連接的限制。采用先進的調(diào)制解調(diào)技術(shù)和頻率資源分配算法，提高無線傳輸?shù)男屎皖l譜利用率。針對無線傳輸?shù)哪芎膯栴}，優(yōu)化電路設(shè)計，降低無線芯片內(nèi)聯(lián)技術(shù)的功耗。無線芯片內(nèi)聯(lián)技術(shù)可應(yīng)用于智能手機、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等領(lǐng)域，實現(xiàn)更便捷、高效的數(shù)據(jù)傳輸。06制造工藝突破光源波長縮短采用更短的波長，提升光刻精度，達到更精細的電路圖案。多次曝光技術(shù)通過多次曝光和疊加，實現(xiàn)更復(fù)雜的電路設(shè)計，提高集成度。先進的光罩技術(shù)利用先進的光罩制造和修復(fù)技術(shù)，保證光刻的精度和良率。極紫外光刻精進原子層沉積工藝可在納米級別精確控制沉積的薄膜厚度，保證器件性能。精確控制薄膜厚度沉積的薄膜均勻性高，有助于提升器件的穩(wěn)定性和一致性。優(yōu)異的薄膜均勻性可以在較低的溫度下進行沉積