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精工爱普生可模拟所有物质特性的芯片问世

发布时间:2004-11-03 来源:中国自动化网 类型:企业资讯 人浏览
关键字:

芯片

导  读:

    精工爱普生日前开发成功了配备有量子化学计算专用电路的“ERIC”芯片。对于含有几百~1000原子的物质,可模拟其特性及化学反应时的状态。除液晶与半导体等材料开发外,还可用于蛋白质的功能分析及药品开发。 
 
  如果将112个ERIC组成一个并联运行系统,与利用日立制作所的超级计算机“SR8000/64”相比,运算时间为1/2、耗电量为1/100、价格为1/150、占用空间为1/30。“由于是试制产品,因此还没有决定是否对外销售。不过,我们希望很快将将其用于材料开发一线”(该公司研究开发本部 核心技术开发部 材料技术开发室 首席主任研究员 上原正光)。 

可以求解控制物质运动的量子力学基本方程式 

  利用计算机模拟药效及半导体材料性能等“物质特性”时,必须通过运算来模拟出物质的电子状态。其中,需要求解量子力学基本方程式--薛定鄂波动方程式。但是,其运算量以原子数的4次方为比例增大,因此在个人电脑上进行包含数百至数千个原子的物质的模拟运算不太现实,所以过去必须使用超级计算机。 

  此次精工爱普生成功开发出了求解波动方程式所需的、专用于积分运算——“双电子积分运算”的专用电路“IIC Engine”,并集成到了ERIC中。“当求解波动方程式时,该积分运算所造成的负荷占到总负荷的99%。因此,通过设计专用于积分运算的电路,与使用通用微处理器相比,可显著地提高性能”(产业技术综合研究所 网格计算研究中心综合研究员长岛云兵)。 

  这种专为特定运算而开发专用电路的设想,对于MPEG-2解码芯片等面向民用产品的芯片来说非常普遍。不过,对于面向研究开发等难以实现芯片量产的领域而言,过去通常使用超级计算机等通用计算机。另外,作为采用科技运算专用芯片的计算机系统的成功先例,还曾出现过配备有用于解决多体物理等问题的专用电路的“GRAPE”,以及针对分子动力学运算由GRAPE改进而成的“MD-GRAPE”等。 

  此次开发成功的“IIC Engine”依据的是该公司32位RISC处理器“S1CC33Family”。为了将电子能量值误差抑制在1mJ以下,必须以64位浮点运算的精度进行计算,因此在芯片内部还配备了可将64位运算转换成32位运算的电路。由于积分运算以外的其他部分易于实现并行处理,因此为了4个内积运算电路能同时运行,进一步提高了并行处理性能。 

  此次试制的芯片利用130nm工艺CMOS技术生产。工作频率为200MHz,最大耗电量为4.2W。工作电压为+3.3V。采用257引脚的陶瓷PGA封装。外形尺寸为50.8mm×50.8mm×30mm。该芯片将在2004年11月6日于美国匹兹堡开幕的“Supercomputing 2004”上展出。





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