第434章 昆仑之心 (2/3)

宋颜点点头：“陈教授问得好。这个数字，是反复算出来的。”

他走到黑板前，拿起粉笔，写下一行字：“魏知远教授数字孪生需求：1024x1024网格，每步运算量约10^7次。”

他转过身：“我们算过，如果每颗芯片集成八个单元，七颗芯片就是五十六个单元同时算，可以在可接受的时间内完成一个时间步的迭代。八颗当然更快，但芯片面积会更大，良率会更低。六颗勉强够，但余量不足，将来算法升级可能吃力。”

他把粉笔放下：“七颗，是目前技术条件下，性能和可行性的平衡点。”

陈教授点点头，坐下。

宋颜继续讲。

他走到第二张图纸前，那是一张更详细的框图，标着“kl-01内部结构”。

“控制芯片kl-01，相当于整个系统的大脑。按现在的设计，需要集成大约400到500个逻辑门。”

他用教鞭指着图纸上的几个方块。

“这是微程序控制器，存放昆仑的微指令序列。每条微指令同时驱动所有运算芯片，告诉它们这拍该干什么。”

“这是指令寄存器与译码器。从外部来的指令，在这里被解析，转化成微程序的入口地址。”

“这是时钟分发网络。主时钟信号进来，在这里整形、放大，然后分发给七颗运算芯片。”

“这是状态寄存器。记录每个运算芯片当前是忙是闲，有没有出错。”

“这是中断控制器。处理运算溢出、除零这些异常情况。”

他放下教鞭，看向台下：“这个设计，参考了夏先生他们搞103机、104机的经验，也参考了西军电秦教授他们搞雷达信号处理的经验。微程序控制的好处是灵活，以后要加新指令，改微程序就行，不用改硬件。”

秦世襄举手：“宋教授，微程序的容量有多大？能存多少条？”

“初步设计是256条。”宋颜说，“够用。昆仑的指令集不会太复杂，向量运算就那么几种。”

秦世襄点点头：“256条，400门，差不多。再大，芯片面积受不了。”

宋颜走到第三张图纸前。

那是“kl-pe运算芯片”的内部结构图。

图纸上画着八个相同的方块，每个方块里面又有更小的方块。

“这是运算芯片的内部设计。”他用教鞭指着其中一个方块，“每颗芯片集成八个独立的处理单元，我们叫pe，processing

element。”

他看向第四张图，这是其中一个方块的放大版，指着里面的结构。

“每个pe包含三个部分：寄存器文件、算术逻辑单元、局部数据缓存。寄存器文件用来暂存中间结果，算术逻辑单元负责算数运算和逻辑运算，局部数据缓存用来存放当前需要处理的数据。”

他放下教鞭，看向台下：“每个pe的逻辑门规模，大约80个逻辑门。八颗pe加起来，加上芯片内部的控制逻辑、数据通路、时钟缓冲，整颗kl-pe的总规模大约400个逻辑门。”

台下响起一阵低低的议论声。

400门。

这个数字，在场的人都明白意味着什么。

陈光远举手了。

“宋教授，我问一个工艺问题。”他站起来，“400个逻辑门，在5微米工艺下，能不能实现？”

宋颜看着他：“陈厂长，这个问题，应该问你。”

陈光远点点头，走到台上。

他接过教鞭，指着那张图纸。

“我简单说几句。”

“800个逻辑门，按5微米工艺，每个门大概占多大面积？按我们现在能做到的集成度，一个门大约需要0.1到0.15平方毫米。400个门，就是40到60平方毫米。”

台下安静下来。

陈光远在空中比划了一下：“这么大面积的芯片，良率会很低。按6305厂现在的工艺水平，100平方毫米的芯片，良率可能只有百分之十几。也就是说，做100颗，能用的只有十几颗。”

“但这不是不能做。”他话锋一转，“陶瓷封装可以支持这么大面积的芯片。功耗方面，如果设计合理，每颗芯片可以控制在两瓦以内。七颗运算芯片加一颗控制芯片，总功耗十五瓦左右，风冷可以解决。”

他看向宋颜：“宋教授，我需要你保证一件事，芯片内部的功耗分布要均匀。不能有的地方热死，有的地方凉快。否则陶瓷封装也救不了。”

宋颜点点头：“这个我们设计的时候会考虑。每个pe的功耗差不多，布局的时候均匀分布。”

陈光远把教鞭还给他，回到座位。

宋颜继续讲。

他走到第五张图纸前，那是一张更细的图，画着芯片的引脚分配。

“芯片间的互联，我们采用物理互联。”他用教鞭指着图纸上的引脚，“每颗芯片用双列直插式封装，陶瓷的，可靠性高，适合军工级应用。”