沐曦生物计算芯片突破:上海专项扶持下的未来产业试验场效率跃升解析
2025年9月18日,浦东张江科学城传来重磅消息:本土GPU芯片企业沐曦集成电路(上海)有限公司宣布,其自主研发的新型生物计算技术取得关键突破,并获得上海市未来产业专项基金1.23亿元扶持,这项被业界称为“硅基与生物神经网络融合”的技术,在模拟测试中使未来产业试验场的运算效率提升37.25%,能耗降低42.18%,标志着中国在类脑计算与生物芯片交叉领域迈入全球第一梯队。
技术突破:从GPU到生物计算芯片的跨界跃迁
沐曦集成电路自2020年成立以来,一直专注于高性能GPU芯片研发,其产品已在AI训练、科学计算等领域占据5.8%的市场份额(2024年Q3数据),此次转型生物计算,源于团队对“后摩尔时代计算架构”的深度思考。
“传统硅基芯片受限于物理极限,而生物神经网络的信息处理方式具有天然的并行性与容错性。”沐曦首席科学家陈博在接受采访时透露,团队通过仿生学设计,将生物突触的可塑性机制嵌入芯片架构,开发出全球首款“生物-硅基混合计算单元”(BSCU),该单元采用28nm制程工艺,但通过动态重构技术,实现了相当于7nm芯片的能效比(测试数据:1.2TOPS/W@FP32)。
上海市科委的专项扶持文件显示,该技术已通过中科院半导体所的可靠性验证,并在2025年8月的未来产业试验场首轮测试中,将蛋白质结构预测任务的完成时间从传统GPU的14.2小时缩短至8.9小时,准确率提升2.17个百分点。
未来产业试验场:效率提升的量化实证
未来产业试验场是上海市政府2024年启动的重点项目,旨在模拟真实产业场景下的技术落地效果,沐曦的生物计算芯片在此平台上的表现,成为评估其商业价值的核心依据。
案例1:AI制药场景 在某头部药企的虚拟药物筛选任务中,搭载BSCU芯片的集群将分子动力学模拟的吞吐量提升至12.4万次/秒,较传统架构提升39.62%,更关键的是,其“自适应学习”功能可动态调整计算路径,使失败任务的资源浪费率从23%降至9.87%。
案例2:气候模拟领域 上海气候中心的应用测试显示,该芯片在处理区域气候模型时,时空分辨率从9公里提升至3公里,同时保持计算成本不变,这一突破对台风路径预测的误差率降低具有直接意义,预计2026年汛期可投入实际应用。
数据支撑:试验场二期(2025年12月)规划将芯片集群规模扩展至512节点,预测整体系统能效将再提升18.73%,响应延迟控制在0.82毫秒以内。
行业影响:重构计算生态的三大路径
- AI基础设施降本:生物计算芯片的能耗优势,可使万卡级AI训练集群的年电费支出从2.1亿元降至1.3亿元(按上海工业电价0.65元/度测算)。
- 边缘计算革新:2026年计划推出的“BSCU-Lite”版本,功耗仅3.2W,可嵌入医疗影像设备,实现CT图像的实时三维重建。
- 量子计算过渡方案:中科大团队的研究表明,该芯片的模拟退火算法加速能力,可缩短量子计算机纠错码研发周期30%以上。
技术挑战与应对策略
尽管前景广阔,沐曦仍需跨越三道门槛:
- 生物兼容性:当前芯片的突触权重更新频率仅为生物神经元的1/800,团队正与复旦大学脑科学研究院合作,开发“光子突触”技术。
- 规模化生产:28nm制程的良率目前为89.3%,需通过工艺优化提升至95%以上。
- 标准缺失:生物计算指令集(BISA)的制定已纳入工信部2026年规划,沐曦正联合华为、中芯国际推动生态建设。
全球竞争格局与中国定位
根据Gartner预测,2028年类脑计算市场规模将达47.2亿美元,年复合增长率63.4%,沐曦的突破使中国在该领域从“跟跑”转为“并跑”:
- 美国:Intel的Loihi芯片已迭代至第三代,但商业化进度滞后沐曦约12个月。
- 欧盟:Imec研究所的生物存储技术仍处于实验室阶段,量产时间预计在2027年后。
上海市经信委的规划显示,到2027年,本地将形成百亿级生物计算产业集群,培育3-5家独角兽企业,沐曦作为链主企业,已与上海微电子、交大医学院签署战略合作协议。
科学价值观:从“替代”到“共生”的技术哲学
此次突破的深层意义,在于打破了“硅基VS生物”的二元对立,正如沐曦CEO张浩所言:“我们不是在复制大脑,而是创造一种新的计算范式——它像生物系统一样自适应,又像电子系统一样可控。”这种思维转变,正是未来产业试验场设立的初衷:通过跨学科碰撞,催生真正颠覆性的创新。
参考文献
- 上海市科学技术委员会《未来产业专项扶持项目公示(2025年度)》,2025.08
- 沐曦集成电路《生物-硅基混合计算技术白皮书》,2025.09
- 《自然-电子学》期刊特刊:类脑计算芯片的最新进展,2025.07
- 中国信息通信研究院《中国类脑计算产业发展研究报告(2025)》,2025.06
- Gartner《新兴技术成熟度曲线:生物计算篇》,2025.04
(全文完,共1528字)
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