兰州大学5月20日发布消息说，由该校信息科学与工程学院何安平团队自主研发设计的我国首个极大规模全异步电路芯片流片试生产成功。
流片，是指像流水线一样通过一系列工艺步骤制造芯片。
该团队设计并成功流片的120颗名为LZU_GERM的芯片，采用40纳米工艺制程，在每颗仅有96平方毫米的芯片上共集成了3.5亿晶体管和1512个CPU，且每颗芯片的功耗仅有98毫瓦。这些芯片在2021年4月底完成设计，并于2022年5月成功回片。
▲图为部分LZU_GERM芯片
异步电路的优点主要在于低功耗，而难点在于没有时钟电路作为芯片的全局驱动电路，并且主流的商用EDA软件均是针对同步电路设计的软件。国内优秀的同步电路设计团队很多，但是异步电路设计团队却寥寥无几，有能力生产芯片的团队就更是少之又少。何安平带领团队历经9年时间，从异步电路设计方法学开始，一直探索到芯片设计。在主流商用EDA软件的基础上，逐渐突破了异步驱动逻辑设计、异步时序约束、大规模异步电路设计和设计稳定性验证等一系列芯片设计问题。
这款芯片也正是他们团队研究成果的集合，团队采用国际上最先进的异步电路设计方法，在这一枚枚小小的芯片上，每一个异步的CPU核都将由异步的mesh网络连接，数据在CPU中运算后会被mesh网络广播到各个路由节点，并被目标路由节点抓取。这样的工作机制非常适合用于现如今大家非常熟知的类脑计算和其他高并发计算领域。在国外，Intel、IBM等公司已经用Loihi、TrueNorth等芯片证明了用异步电路做类脑计算，无论是在功耗上还是在性能上均比同时期的同步电路优越。而国内的大规模异步电路设计尚处于初级阶段，未来可期。同时，何安平团队基于异步电路设计的EDA软件“拼图”3.0版历经两次迭代，日臻成熟，成为中国自主研发的第一个异步电路EDA（电子设计自动化）软件，并在OpenI网站开源。
近年来，兰大信息科学与工程学院不断提升科研水平，攻坚“卡脖子”难题，面向集成电路设计、芯片制造和晶圆制备等方向进行创新性研究。2021年，学院启动了“一生一系统”的新型人才培养机制，通过开展由本科生主导的CPU设计、电路板开发和操作系统和编译器移植项目，提升学生的系统创新能力和工程能力，也为学院“新工科”建设之路进行了有益尝试和探索。目前以2019级计算机专业梁泽成为代表的本科生已经完成了面向RISC-V指令集的嵌入式CPU研发，综合性能对标已商用的“蜂鸟”CPU，将于2022年7月流片试生产，电路板和软件开发正在按计划稳步推进。
文丨奔流新闻记者 武永明
图丨兰州大学提供
编辑： 刘建平
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