（原标题：巨型芯片，线路惊东说念主）

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模拟物资在原子圭臬上的算作面容的武艺正在透顶改造材料科学过火相关领域。这种要领正在坐褥具有奇异特质的新材料、用于核能的弹性合金以及对卵白质折叠的新意会，这仅仅其中的几个愚弄。

这些跨越很猛进程上收获于越来越强盛的筹办机，其主张是使模拟更大、更快、更长。

这是方针，但实践情况则愈加秘要。更强盛的筹办机让征询东说念主员好像模拟包含数万亿个原子的强盛物资团块。但即使活着界上最强盛的百亿亿次级筹办机上，整整一个月的筹办也只可产生几微秒的模拟时辰。

更灾祸的是，加多更多 CPU 也于事无补。这是因为在这些芯片之间传输信息所需的时辰是这些筹办的限度成分。加多更多芯片只会使这个瓶颈愈加严重。

原子撞击

当今，这一切都在改造，这要归功于加州芯片制造商 Cerebras Systems 的 Kylee Santos 以及桑迪亚国度实验室、劳伦斯利弗莫尔国度实验室和洛斯阿拉莫斯国度实验室的科学家的穷苦。这个团队找到了一种将原子级模拟速率提高两个数目级的要领，其恶果可能会对材料科学产生变革性影响。

芯片间互连引入的时辰延长是最大界限筹办中家喻户晓的问题，因为在最大界限筹办中需要将比比皆是的芯片相连在一皆。

这些芯片往往有好多内核，每个内核都能零丁筹办。事实上，高端台式机 CPU 往往有几十个内核。最大的上风在于，由于悉数内核都刻在归拢块硅片上，因此它们不错快速交换数据。

Cerebras 开辟的主张是排斥芯片制造经由中的奇怪表象。硅芯片率先是纯硅的圆形晶片，每个晶片的大小与一个大餐盘很是。这些晶片上不错容纳数十或数百个芯片，具体取决于它们的大小。在制造经由收尾时，晶片被理会成单个芯片，然后单独出售。

但在超等筹办机中，芯片必须重新相连在一皆才能交换数据。Cerebras 的伟大思法是将通盘硅片酿成一个巨大的芯片，该公司称之为“晶圆级引擎”。最大的上风是，在这些晶圆里面，悉数中枢都不错快速通讯。

最终，咱们打造出了一款超卓的芯片。该公司的 Wafer-Scale Engine-2 (WSE-2) 是一款单芯片，内含 850，000 个内核，片上内存为 40 GB，股票融资内存带宽为每秒 20 PB。悉数这些仅骤然 23 千瓦的功率 — 仅用于单芯片！

桑托斯和共事们对这台机器进行了测试，以模拟物资的算作。该团队使用每个中枢来模拟一块材料中的单个原子，该材料包含卓绝 800，000 个原子。这很是于一块约 60 x 60 x 2 纳米大小的薄片。

晶界

材料科学的一个关节问题是了解当一个金属晶体与相邻的晶体取向不同期，它们怎样相互作用。这些所谓的晶粒界限相等复杂，因为尽管原子在晶体内摆设竣工，但在界限处，它们的摆设更为复杂，况且会随时辰而变化。

模拟需要辩论在飞秒级发生的原子振动，同期模拟在微秒级发生的物理和化学变化，举例原子相关于其邻居的位置变化。这是九个数目级的量级相反。这即是为什么已毕更长的模拟时辰如斯紧迫。

当今，Santos 等东说念主已将这一技艺愚弄于铜、钨和钽，况且进一步的进展看起来极有可能已毕。“通过为每个模拟原子配备一个管制器中枢，咱们已毕了每秒时辰步长 179 倍的普及，”Santos 等东说念主示意。这使得一天之内就能已毕很是于传统百亿亿次级筹办机 6 个月的驱动时辰。

Santos 过火共事示意，当这一技艺愚弄于材料科学的未解问题时，将带来巨大的呈报。他们示意：“将每年的驱动时辰遏抑到两天，不错解锁现时无法取得的逐渐微不雅结构振荡经由的时辰圭臬，这关于意会材料的算作和功能至关紧迫。”

“咱们的责任标明，新式晶圆级筹办机架构不错大幅提高复杂原子系统的最大模拟速率。”

展望很快还会有更多进展。现时的责任使用了该公司于 2021 年推出的 Cerebras WSE-2 晶圆。本年早些时候，该公司推出了专为 AI 愚弄策画的 WSE-3。它的功能相等值得心机。

https://www.discovermagazine.com/technology/giant-chips-boost-supercomputing-capabilities

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