中国耗资10亿打造超导计算机，挑战美国芯片霸主地位
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美国国家安全局在 2014 年启动了一个类似的项目。美国国家情报总监办公室下的低温计算复杂性项目（Cryogenic Computing Complexity programme）已经与 IBM、Raytheon-BBN 和 Northrop Grumman 公司的研究团队签订合同，合作建造一台超导计算机。 “基于互补金属氧化物半导体技术的现有超级计算机的功耗、空间和冷却要求都变得难以应付，” 该项目经理 Marc Manheimer 在一份声明中说。 “基于与新型低温存储器集成的超导逻辑的计算机将允许现有计算设备算力大增，同时保持在空间和能源预算范围之内，并且可能使超级计算机的发展超出 E 级。” 在该项目的初始阶段，研究人员将开发内存和逻辑子系统的关键组件，并设计原型计算机。美国国家安全局表示，他们的目标是在将来扩大规模，将这些组件集成到一台可以工作的计算机中，并使用一套标准的基准测试程序测试其性能。
图：超导计算机可以应用于军事。图：新华社 美国这个项目的截止日期和预算都未公布。 回到中国，总部位于深圳的芯历电子公司（Xlichip）周二证实，该公司已获得一份合同，为中科院计算技术研究所的超导计算机项目提供测试硬件。 “客户有一些特殊要求，但我们有信心拿出产品，” 该公司一位发言人说，但没有详细说明。 中国科学院半导体研究所研究员樊中朝作为专家小组成员审查了这份合同，他说，硬件是一个现场可编程门阵列（FPGA），这种可重构芯片可用于模拟和测试大型复杂集成电路的设计。 “[FPGA 测试阶段] 的整体设计已接近完成，” 他说。 有迹象表明，中国正在接近其超导目标。 根据中国科学院网站的介绍，去年，中国研究人员实现了拥有 10000 个超导结（superconducting junctions）的计算机芯片的大规模生产。相比之下，美国石溪大学（Stony Brook University）和麻省理工学院（MIT）的一个联合研究小组造出了有超过80 万个超导结的芯片。但是到目前为止，报道的大多数制造工作都是在实验室中少量进行的，而不是能够工业化生产的规模。 中科院物理研究所超导国家重点实验室超导薄膜及器件研究组的负责人郑东宁表示，如果 10000 个超导结的芯片可以大规模生产，并且缺陷率很低，那么它们可以用作超导计算机构建的基础。 “2022年实现可能有些匆忙” 郑东杰表示，中国发展新技术的决心愈加增强。许多中国公司都依赖于美国的计算芯片，这可能使公司陷入困境。 但他说，中国不应全盘指望超导计算机技术来挑战美国的主导地位。美国和日本等其他国家在这一领域的投资比中国早了许多年，尽管它们的投资规模较小，但它们在知识和经验积累方面具有很大优势。 “10 亿元人民币是很大一笔钱，但它无法解决所有剩下的问题。无论投资多么密集，一些技术问题还是可能需要好几年的时间才能找到解决方案。” 郑东杰说。 “2022 年实现可能有些匆忙。”
超导技术的支持者认为，超导技术需要的能量只是现有计算机的一小部分。图：Alamy 中国科学技术发展战略研究院研究员魏东元表示，中国应提高该项目的透明度，并向公众提供有关其应用的更多信息。 “它可以用于天气预报，也可以用于模拟新型核武器的爆炸。一大挑战是开发一个新的操作系统。软件开发一直是中国的软肋。” 上海交通大学超级计算机科学家陈全表示，在有关下一代高性能计算机开发的学术讨论中，超导技术经常被提及。 他说，中国正在建造不止一台 E 级超算，并且“其中一台可能是超导计算机”。 什么是超导计算机？ 高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连线密集排列，由于密集排列的电路在工作时会产生大量热量，所以散热问题成为超大规模集成电路中的一个难题。 超导计算机中，超大规模集成电路的连线用接近零电阻的超导材料制作，便可克服散热问题，计算机的运算速度也将大幅度提高。所谓超导，是指有些物质在接近绝对零度（-273.15°C）时，电流流动时电阻消失了。 制造超导计算机要用约瑟夫森器件。 约瑟夫森提出的超导隧道效应原理是这样的：由超导体绝缘体-超导体组成的器件，当两端加电压时，电子便会像通过隧道一样畅通无阻地从绝缘介质量穿过去，形成微小电流，而这器件两端是无电压降的。这种器件被称为约瑟夫森器件。 用约瑟夫森器件制成的计算机，称为约瑟夫森计算机，也就是超导计算机。这种计算机与其他计算机相比具有很多优点，比如说耗电低，速度快等。所以国外许多公司和机构竞相研究这种计算机。 （编辑：核心网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
