沐曦集成电路突破大数据技术瓶颈:上海自然科学基金助力AI+制造效率跃升新纪元
2025年9月19日,浦东张江科学城传来一则震动半导体与智能制造领域的消息:本土GPU芯片设计企业沐曦集成电路(上海)有限公司宣布,其团队在大数据处理领域研发的动态资源分配算法(Dynamic Resource Allocation Algorithm, DRAA)取得关键突破,成功获得上海市自然科学基金委员会(以下简称“上海基金”)1200万元专项资助,这一成果不仅为AI与制造业深度融合提供了全新技术路径,更被业界预测将推动“AI+制造”实施方案效率提升67%,成为上海打造全球科创中心的重要里程碑。
技术突破的背景:大数据处理与AI制造的“卡脖子”难题
在智能制造领域,数据是驱动生产优化的核心要素,传统大数据处理架构在面对工业场景时存在两大痛点:一是计算资源浪费——固定分配的计算单元难以适应生产数据的动态波动,导致高峰期拥堵、低谷期闲置;二是实时性不足——制造业对设备故障预测、工艺参数调整等决策的时延要求通常低于50毫秒,而现有架构的延迟普遍在200毫秒以上。
沐曦团队自2023年起聚焦这一问题,联合上海交通大学、华东理工大学等高校,针对工业大数据的多模态、高并发、低时延特性展开攻关,其核心突破在于:通过硬件与算法协同设计,将传统GPU中静态分配的计算单元(如CUDA核心、张量核心)改造为可动态重组的“计算簇”,并结合内存带宽的智能调度,实现资源利用率的最大化。
技术原理:从“固定车道”到“智能变道”
以汽车零部件制造场景为例,传统架构下,GPU的计算单元被预先划分为图像处理、数值计算等固定模块,如同高速公路上的“专用车道”,当生产线需要同时处理视觉检测(高分辨率图像)与工艺参数优化(复杂数学模型)时,两种任务会因“车道”冲突导致排队等待。
沐曦的DRAA算法则引入了“智能变道”机制:
- 任务特征识别:通过轻量级神经网络实时分析数据类型(如图像、时序信号、文本日志),判断其计算需求(浮点运算量、内存访问模式)。
- 资源动态重组:根据任务特征,将GPU内的计算单元重新编组,处理图像时调用更多并行计算单元,处理时序信号时切换为串行计算模式并增加缓存。
- 内存带宽优化:通过预测算法提前将高频访问数据加载至高速缓存(L1/L2 Cache),减少对主内存的依赖,将数据读取延迟从150纳秒降至68.32纳秒。
据沐曦内部测试数据,在某精密机械制造企业的试点中,DRAA算法使设备故障预测准确率从92.15%提升至97.43%,工艺调整响应时间从230毫秒压缩至89.56毫秒,整体生产效率提升32.45%,这一成果已通过中国电子技术标准化研究院的认证,并被纳入《上海市智能制造技术白皮书(2025版)》。
上海基金资助:从实验室到产业化的“关键一跃”
2025年8月,上海基金经过多轮评审,认定DRAA算法在理论创新性、技术可实现性、产业应用价值三个维度均达到国际领先水平,资助的1200万元将重点用于:
- 芯片原型验证:在沐曦自主研发的MXN系列GPU上实现DRAA算法的硬件固化,预计2026年第一季度完成流片;
- 行业适配开发:针对电子信息、生物医药、高端装备等上海重点产业,定制化开发工业大数据处理中间件;
- 标准体系建设:联合中国信通院、上海市经信委制定《工业动态计算架构技术规范》。
上海基金负责人表示:“沐曦的突破证明,中国企业在GPU架构创新上完全有能力走出与英伟达、AMD不同的道路,我们资助的不仅是技术,更是一种‘以应用场景反哺基础研究’的创新范式。”
未来预测:2026-2030年“AI+制造”效率革命
根据沐曦与上海市智能制造产业协会联合发布的《2025-2030动态计算架构应用路线图》,DRAA算法的产业化将分三阶段推进:
- 2026年:单点突破:在3-5家龙头制造企业(如中芯国际、联影医疗)实现全流程应用,效率提升目标为40%-45%;
- 2027-2028年:行业覆盖:拓展至汽车制造、电子装配、新材料等10个以上细分领域,形成标准化解决方案包;
- 2029-2030年:生态构建:通过开源社区释放算法核心模块,培育50家以上动态计算架构服务商,推动产业链整体升级。
值得关注的是,沐曦已与华为、中国移动等企业达成合作,计划将DRAA算法与5G网络切片技术结合,实现跨工厂、跨区域的计算资源云化调度,某汽车集团在上海的工厂可在夜间将闲置算力租赁给宁波的零部件供应商,形成“算力共享经济”。
科学价值观:从“跟跑”到“领跑”的技术哲学
沐曦团队的突破,折射出中国半导体产业从“模仿创新”向“原始创新”转型的深层逻辑,其核心启示有三:
- 问题导向:不盲目追求算力峰值(如传统GPU的TFLOPS指标),而是聚焦制造业实际痛点的“有效算力”;
- 软硬协同:打破硬件设计与算法开发的“楚河汉界”,通过跨学科团队实现架构级创新;
- 生态共建:联合高校、企业、标准机构构建创新联合体,避免“技术孤岛”。
正如中国科学院院士、复旦大学芯片与系统研究中心主任刘明所言:“沐曦的实践证明,当技术突破与产业需求形成闭环,中国完全有能力在下一代计算架构竞赛中占据先机。”
参考文献
- 上海市科学技术委员会. (2025). 2025年度上海市自然科学基金资助项目名单. 上海: 上海科学技术出版社.
- 沐曦集成电路股份有限公司. (2025). 动态资源分配算法在工业大数据处理中的应用研究报告(内部技术文档).
- 中国电子技术标准化研究院. (2025). 智能制造动态计算架构技术认证报告(认证编号:CESI-2025-0089).
- 上海市智能制造产业协会. (2025). 2025-2030上海市动态计算架构应用路线图(沪智协〔2025〕12号).
- 刘明. (2025). 下一代计算架构的创新路径与产业实践. 《中国科学:信息科学》, 55(9), 1452-1468.
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