湖南大学团队第二代原子级计算专用ASIC芯片完成设计，即将投产

9月9日，湖南大学集成电路学院刘杰教授团队自主研发的第二代“非冯·诺依曼”架构专用ASIC芯片正式完成设计，即将基于国产成熟半导体工艺进行生产。该芯片面向原子级科学计算，针对传统CPU/GPU在原子模拟中的性能瓶颈进行了架构创新。

原子级科学计算通过模拟电子、原子的运动，从微观层面计算物质体系的结构、能量、动力学演化与物性。传统“冯·诺依曼架构”的CPU/GPU芯片在此类计算中长期面临“存储墙”与“功耗墙”难题，导致长时程、大体系原子模拟速度慢、成本高。为此，团队自主创新开发了面向原子模拟的“非冯·诺依曼”专用芯片架构，相较CPU/GPU大幅提升了计算速度，降低了计算成本。

据介绍，团队于2022年研发出第一代“非冯·诺依曼”专用芯片架构技术，2023年自主研制出第一代产品；2024年提出第二代架构设计方案，并成立湖南培森电子科技有限公司进行成果转化，随后合资成立广东芯培森技术有限公司，获得战略投资。2026年，基于团队成果建设的首个规模化“非冯·诺依曼”架构原子级计算专用算力中心已在广东佛山建成并投入运行，应用于锂电材料、合金材料、核材料等多款关键材料研发。

刘杰表示，该项目开创了长时程/大体系材料科学计算新路径，有望推动材料科学计算从“纳秒级、千万原子级”向“微秒级、亿原子级”跨越。截至目前，依托该项目研发的算力服务器在计算速度、功耗和大体系支撑性等方面表现优异，已应用于国内外30多家企业、高校和科研院所。