胡向东 柯希明 尹 飞 张 新 马永飞 颜世云 马 超

(上海高性能集成电路设计中心 上海 201204)

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为了满足国产超级计算机研制对国产高性能CPU(central processing unit)的迫切需求,“十一五”期间,在“核高基”国家科技重大专项的支持下,申威处理器研发团队完成了高性能多核CPU芯片申威1600的研发[1],申威1600被成功应用于第一台全部基于国产CPU芯片构建的国产千万亿次超级计算机系统“神威·蓝光”.“十二五”期间,申威研发团队继续在国家“核高基”重大专项的支持下,成功完成了高性能众核处理器申威26010的研发.为了在性能和稳定可靠性等方面满足构建国产新一代超级计算机系统的需求,芯片研发团队在高性能多核处理器申威1600研发成果和技术基础上,突破了芯片结构设计、低功耗设计、稳定可靠性和成品率设计等多个方面的关键技术,最终于2014年完成芯片研制,并大规模应用于国产10万万亿次计算机系统——“神威·太湖之光”,该系统从2016年6月开始连续4次蝉联全球超级计算机排行榜Top500冠军,基于该系统的应用课题2次斩获超级计算应用最高奖——“戈登·贝尔奖”.

申威26010芯片采用片上系统(system on chip,SoC)技术,片上集成了4个运算控制核心和256个运算核心,以及4路128位DDR3存储访问接口和8通路PCI-E3.0等I/O接口.该芯片采用28 nm工艺流片,晶体管数量达到50亿,die面积超过500 mm2,已接近芯片代工生产极限.处理器核心工作频率达到1.5 GHz,双精度浮点峰值性能达3.168TFLOPS,峰值功耗近300W.要实现芯片的性能、功耗和稳定可靠性等多个方面技术指标,芯片研发……