中國科學院計算技術研究所尤海航研究員、唐光明研究員帶領的研究團隊與中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所(以下簡稱“上海微系統(tǒng)所”)任潔研究員團隊聯(lián)合攻關，研制了超導神經形態(tài)處理器原型芯片“蘇軾(sushi)”，它是一款基于超導單磁通量子(sfq)電路的超導計算芯片。

該芯片利用上海微系統(tǒng)所超導集成電路設計平臺展開設計，采用上海微系統(tǒng)所自主研發(fā)的simit nb03超導集成電路工藝(配備pdk及單元庫)進行制備(如圖一)，基于上海微系統(tǒng)所的超導集成電路測試平臺完成測試，最終成功驗證獲得了完整神經形態(tài)計算網絡的正確推理結果，在國際上首次利用超導計算芯片實現該功能。“蘇軾(sushi)”具有精度可變性和規(guī)模易擴展性，利用十萬個約瑟夫森結即可獲得每秒近1.4萬億次突觸操作的峰值神經形態(tài)處理性能和每瓦超32萬億次突觸操作的高能效。

近日，該研究以論文《sushi: ultra-high-speed and ultra-low-power neuromorphic chip using superconducting single-flux-quantum circuits》的形式入選國際計算機體系結構領域頂級會議micro 2023(56th ieee/acm international symposium on microarchitecture)，上海微系統(tǒng)所任潔研究員、應利良正高級工程師、牛明慧高級工程師與劉煥麗工程師為該論文共同作者。

超導sfq電路同時具有超高計算速度和超低計算功耗的特點，有望突破傳統(tǒng)計算在單位體積和單位能耗條件下提升算力困難的瓶頸，成為新原理計算領域的研究熱點之一。上海微系統(tǒng)所已建成超導sfq芯片研發(fā)平臺。于2018年開發(fā)了國內第一套nb基超導ic工藝“simit nb03”，并作為我國唯一的超導ic工藝于2020年首次入列ieee發(fā)布的irds超導ic工藝表。該超導sfq芯片研發(fā)平臺(如圖二)，可提供與cmos芯片研發(fā)高度兼容的超導pdk與單元庫以及自主開發(fā)的系列超導eda工具、完成大規(guī)模超導sfq芯片制備和低溫測試，為合作者提供超導sfq集成電路設計和芯片測試技術支持。該平臺為本單位nanosquid、tes和qubit方向及中國科學院計算技術研究所、上?？萍即髮W、電子科技大學、澳門大學、西南交通大學等合作單位的研究工作提供了大量技術支持，實現協(xié)同優(yōu)化，打開了我國超導集成電路發(fā)展的新局面。