Jing Li 是威斯康星大學(xué)麥迪遜分校電子與計(jì)算機(jī)工程的助理教授，她正在開(kāi)發(fā)一種在同一個(gè)集成組件下既能進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算又能儲(chǔ)存大量信息的電腦芯片，這種芯片可以和其他芯片高效地協(xié)同合作，她將該 芯片稱為“液硅”。

“液”代表軟件，“硅”代表硬件。這是一種軟硬件協(xié)作的技術(shù)。”Li 說(shuō)。“只要你想，用一個(gè)小盒子你就能造出一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，我們想專注于有趣的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，包括人臉或者語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、圖形分析。”

芯片具有強(qiáng)大的計(jì)算能力，芯片能夠存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)。在目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，這兩項(xiàng)任務(wù)需要兩種完全不同的硬件來(lái)完成。

Li說(shuō)：“當(dāng)要把數(shù)據(jù)在儲(chǔ)存器與處理器之間移動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)會(huì)陷入瓶頸。我們正在開(kāi)發(fā)一種高度統(tǒng)一的硬件來(lái)彌補(bǔ)這個(gè)缺陷”

處理器和存儲(chǔ)芯片通常都是由不同的代工廠分別生產(chǎn)，再由系統(tǒng)工程師集成到印刷電路板上，制成電腦和智能手機(jī)的。計(jì)算芯片和存儲(chǔ)原件之間的協(xié)同工作，使得原本很簡(jiǎn)單的操作（例如搜索）也需要多個(gè)步驟才能完成：首先從內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)深層的存儲(chǔ)器體系發(fā)送至處理器內(nèi)核。

相比之下，Li 開(kāi)發(fā)的芯片將存儲(chǔ)、計(jì)算、通信的功能集中到一個(gè)原件上。它使用了一種分層式設(shè)計(jì)，叫做單塊集成電路的三維集成技術(shù)：位于下方的硅CMOS電路和位于上方的固態(tài)存儲(chǔ)器陣列之間通過(guò)致密金屬連接。終端用戶能夠根據(jù)系統(tǒng)需要運(yùn)行的實(shí)際應(yīng)用類型合理分配芯片用于儲(chǔ)存或是計(jì)算的資源。

“它可以是動(dòng)態(tài)而靈活的。我們一開(kāi)始擔(dān)心它可能太難用，因?yàn)檫@涉及太多的選項(xiàng)。但是經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)膬?yōu)化后，它變得十分靈活，任何人都可以上手操作。”

為了幫助人們進(jìn)一步發(fā)揮這款新型芯片的潛能，Li 的研究小組同時(shí)也開(kāi)發(fā)了一款軟件，該軟件能將一般的編程語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為芯片代碼，這種過(guò)程稱為“編譯”。

“如果我遞給你一個(gè)東西，然后說(shuō)‘這盒子里有一個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)，’你可能無(wú)法使用它，因?yàn)榫幊探缑嫣珡?fù)雜了。你無(wú)法想象讓人用二進(jìn)制的0和1來(lái)編程。那也太痛苦了.”

多虧了她發(fā)明的編譯軟件，程序員能夠?qū)⑺麄兊膽?yīng)用程序直接移植到這種新型硬件上，而無(wú)需改變他們的編程習(xí)慣。

為了評(píng)估這種液硅芯片的性能，Li 和她學(xué)生開(kāi)發(fā)了一個(gè)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。這個(gè)平臺(tái)十分靈活，可以測(cè)試硬件的可靠性，且這個(gè)系統(tǒng)比市面上最先進(jìn)的工業(yè)測(cè)試系統(tǒng)還要好，很多公司都把他們的芯片發(fā)給了 Li 測(cè)試。

因?yàn)闇y(cè)試成本占了計(jì)算機(jī)芯片研發(fā)成本半數(shù)以上，所以威斯康星大學(xué)麥迪遜分校擁有這樣先進(jìn)的設(shè)施不僅有助于液硅計(jì)算機(jī)芯片的實(shí)現(xiàn)，也促進(jìn)了未來(lái)的研究。

“我們的平臺(tái)可以進(jìn)行所有元器件級(jí)別、電路級(jí)別和系統(tǒng)級(jí)別的測(cè)試。業(yè)界合作伙伴跟我們說(shuō)，我們的測(cè)試系統(tǒng)可以自動(dòng)化完成測(cè)試工程師所要進(jìn)行的所有任務(wù)。”