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? ? 處理器、內(nèi)存發(fā)展速度不均衡，“存儲(chǔ)墻”如今成為數(shù)據(jù)計(jì)算一大障礙。隨著近幾年云計(jì)算和人工智能應(yīng)用的發(fā)展，面對(duì)計(jì)算中心的數(shù)據(jù)洪流，數(shù)據(jù)搬運(yùn)慢、搬運(yùn)能耗大等問(wèn)題成為了計(jì)算的關(guān)鍵瓶頸。在過(guò)去二十年，處理器性能速度提升遠(yuǎn)超內(nèi)存性能提升，長(zhǎng)期下來(lái)，不均衡的發(fā)展速度造成了當(dāng)前的存儲(chǔ)速度嚴(yán)重滯后于處理器的計(jì)算速度。 ? 在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的設(shè)定里，存儲(chǔ)模塊是為計(jì)算服務(wù)的，因此設(shè)計(jì)上會(huì)考慮存儲(chǔ)與計(jì)算的分離與優(yōu)先級(jí)。從處理單

而存算一體則是把存儲(chǔ)單元和處理單元合二為一，把數(shù)據(jù)和計(jì)算融合在同一片區(qū)中，這樣處理的好處在于可以直接利用存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從根本上消除馮諾依曼架構(gòu)計(jì)算存儲(chǔ)分離的問(wèn)題，尤其特別適用于現(xiàn)代大數(shù)據(jù)大規(guī)模并行的應(yīng)用場(chǎng)景。

根據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算的距離遠(yuǎn)近，將廣義存算一體的技術(shù)方案分為三大類(lèi)，分別是近存計(jì)算 (Processing Near Memory，PNM)、存內(nèi)處理(Processingln Memory，PIM) 和存內(nèi)計(jì)算(Computing in Memory, CIM)。其中，存內(nèi)計(jì)算即狹義的存算一體。

企業(yè)級(jí)SSD（Solid State Drive）是一種高速、可靠的存儲(chǔ)設(shè)備，適用于企業(yè)級(jí)應(yīng)用。按照不同應(yīng)用場(chǎng)景，SSD 可以分為消費(fèi)級(jí)、企業(yè)級(jí)和軍工級(jí)產(chǎn)品。

PIM 是指將計(jì)算單元與隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (DRAM) 集成在單個(gè)芯片上。這項(xiàng)技術(shù)有望有助于提高龐大的人工智能 (AI) 的性能。

數(shù)字經(jīng)濟(jì)已成為繼農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)經(jīng)濟(jì)之后的主要經(jīng)濟(jì)形態(tài)。算力作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心生產(chǎn)力，將直接影響數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，決定社會(huì)智能的發(fā)展高度。存算一體作為一種新型算力，有望解決傳統(tǒng)馮·諾依曼架構(gòu)下的“存儲(chǔ)墻”、“功耗墻”問(wèn)題。存算一體將存儲(chǔ)與計(jì)算有機(jī)融合以其巨大的能效比提升潛力，有望成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的先進(jìn)生產(chǎn)力。存算一體芯片設(shè)計(jì)迭代和投產(chǎn)的效率至關(guān)重要，如何能夠設(shè)計(jì)出更低損耗、更低噪聲、更低能耗，并符合信號(hào)完整性、電源完整性指標(biāo)性能的存算一體芯片，從而提高存算一體芯片的設(shè)計(jì)效率呢？

隨著信息社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生的信息總量開(kāi)始呈爆炸式增長(zhǎng)，這給數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、分析和安全帶來(lái)了各種挑戰(zhàn)。存算一體化技術(shù)被提出用來(lái)解決大量運(yùn)算問(wèn)題，而在各種方法中，憶阻器（memoristor）被認(rèn)為是最有前景的方向之一。

回顧60多年計(jì)算行業(yè)的發(fā)展史，芯片的算力提升一直按照摩爾定律的節(jié)奏推進(jìn)，但主流的計(jì)算范式始終遵循馮-諾依曼架構(gòu)設(shè)計(jì)。

馮·諾依曼精準(zhǔn)找出電腦運(yùn)行緩慢的關(guān)鍵：處理器雖然可以快速完成計(jì)算，但在計(jì)算間隙，需要進(jìn)行大量I/O步驟來(lái)保存計(jì)算的中間數(shù)據(jù)，這極大的拖累了處理器的整體處理速度。

未來(lái)集成電路將通過(guò)計(jì)算范式、芯片架構(gòu)和集成方法等創(chuàng)新，突破高算力發(fā)展瓶頸。具體創(chuàng)新方法為：Chiplet異質(zhì)集成提高晶體管數(shù)量、存算一體技術(shù)提高每單位器件的算力、可重構(gòu)異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)提高算力擴(kuò)展性。