|
★深度学习、机器学习、生成式AI、人工智能、大数据、高性能计算、ASIC、大模型训练、盘古大模型、CPU、GPU、L40S服务器、华为、英伟达、A100、H100、A800、H800、稳态微聚束、SSMB、清华 SSMB-EUV 光源、非线性动力学、AI芯片、ChatGPT、Transformer、自监督训练、高算力芯片、高粘性 CUDA、Graphcore、Habana、Cerebras、SambaNov、寒武纪、FPGA、Grace CPU、Hopper GPU、GH200、 SIGGRAPH 、HBM3e、MI300A、MI300X、Infinity Fabric、TPU、AWS、Inferentia、Trainium、Alexa、Meta、MTIA
在大模型下的芯片技术领域，GPU、CPU和ASIC等技术得到了广泛应用。GPU作为图形处理器，最初是为了处理图像和游戏等任务而设计的。然而，随着人工智能和深度学习的发展，GPU逐渐成为大模型训练和推理的首选芯片。 华为和英伟达显卡在大模型服务市场中具有重要地位。华为依托其强大的技术实力和品牌影响力，在显卡市场中占据一席之地。英伟达则凭借其领先的GPU技术和广泛的应用领域，成为了大模型服务市场的领导者。在销售量和市场份额方面，英伟达略胜一筹，但是华为和其它竞争对手也在不断追赶。 GPU L40S采用先进的芯片技术，可以快速、准确地处理大规模的数据。具有高度的可扩展性，根据需要增加或减少计算资源。此外，还采用先进的算法和模型优化技术，大大提高模型训练的效率和精度。 稳态微聚束加速器光源在芯片制造领域，光刻技术一直扮演着至关重要的角色。然而，传统的光刻技术也存在一些明显的局限性，这些局限性在新一代芯片制造中变得尤为明显。传统的光刻技术需要使用大型、昂贵的设备，如荷兰ASML公司生产的光刻机。这些设备的高成本使得芯片制造过程变得昂贵，不利于成本的降低。而且，传统的光刻技术在追求更小的制程和更高的性能时遇到了困境，因为它们受到了光源功率上限的限制。这导致了制程的瓶颈，制约了芯片技术的发展。 清华大学的唐教授提出的“稳态微聚束加速器光源”为芯片制造带来了一种全新的思路。这一方法的核心在于通过高能加速器对电子进行加速，然后让这些电子穿过交替变化的磁场，从而产生高频率和短波长的电磁波，包括可见光和X射线。简单来说就是将电子加速到接近光速，从而获得更短波长的光，为芯片制造提供了全新的工具。 一、加速器光源简介 同步辐射是带电粒子在高速运动时产生的电磁辐射，其特点包括高亮度、宽谱带、高准直性和偏振性等。自20世纪70年代起，人们开始专门建设电子储存环来产生同步辐射。一个同步辐射光源由电子注入器、电子储存环和光束线站组成，追求高亮度和更好相干性，经历四代的发展。中国大陆的北京同步辐射装置属于第一代，合肥光源属于第二代，上海光源属于第三代，正在建设的高能同步辐射光源属于第四代。同步辐射的亮度定义为单位时间、单位面积、单位发散角、0.1%带宽内的光子数。
同步辐射光源的相干性包括横向和纵向两方面。横向相干性与光源尺寸有关，纵向相干性与光源谱宽有关。为获得更高亮度和相干性，需要提高辐射强度、缩小谱宽、减小电子束的发散角。同步辐射光源的发展已经降低电子束的横向发散角，从而获得良好的横向相干性，但纵向相干性仍然较弱，导致束长远超过相干长度，辐射功率较低。 自由电子激光克服这一缺点，利用电子束在波荡器中自放大发射的原理，通过电子束和辐射波在波荡器中相互作用形成微聚束，产生强相干辐射。这种正反馈过程导致辐射指数增长，与同步辐射相比，自由电子激光的峰值亮度提高8-10数量级，相干性更好，脉冲长度更短。其使用自由电子而不是束缚电子，辐射波长可以灵活调节。
自由电子激光的辐射波长由电子束能量、波荡器参数和相对论因子γ决定，而在X射线波段，自由电子激光是唯一的相干光源。可分为低增益模式和高增益模式，早期主要是低增益模式，辐射在共振腔内被多次放大，而当前主要发展的是高增益短波长自由电子激光，即电子束单次通过波荡器就完成从发射到饱和的过程，特别是X射线自由电子激光。 高增益短波长自由电子激光对电子束质量的要求很高，需要电子束横向发散度足够小、能量散度足够小、电流足够大，以保证增益大于损耗。
自由电子激光装置示意图 高增益自由电子激光对电子束质量要求非常高，需要高峰值电流、低发散度和低能量散度。为满足这些要求，主要依靠直线加速器产生电子束。与储存环不同，自由电子激光的重复频率较低，为获取高重复频率，正在研发采用超导射频直线加速器的自由电子激光。 加速器光源已成为人类探索物质世界的最前沿工具之一，基于电子储存环的同步辐射光源提供高重复频率的辐射，基于直线加速器的自由电子激光提供高峰值亮度的辐射，是两种主要类型的加速器光源。这两类大科学装置孕育众多突破性基础研究成果，在先进制造与产业发展中的作用难以估量。 全球有超过50个同步辐射光源和7个X射线自由电子激光装置建成或在建，最先进的加速器光源因其光束质量、科研支撑作用、建设投入和技术复杂程度，已成为国家综合实力和竞争力的重要体现。 二、稳态微聚束加速器光源原理 随着加速器光源的发展，用户需求也在不断增长，除同步辐射和自由电子激光，人们也期待出现一种同时实现高峰值功率和高重复频率的光源。2010年，Ratner和Chao首次提出一种新型储存环光源——稳态微聚束（SSMB）。
SSMB 储存环 (b) 与传统储存环 (a) 对比
微聚束的原理示意图 在SSMB储存环中，由于激光波长比微波波长短了约6个数量级，通过精心设计的磁系统，电子束团长度可以达到亚微米至纳米量级，形成微聚束。同时，束团间隔从微波波长缩短到激光波长，使得单位长度内的束团数目提高了6个数量级。与传统束团相比，微聚束的特点是束团内电子纵向分布长度比辐射波长短，不同电子的辐射场保持相干并相干叠加，使得辐射强度与束长内电子数平方成正比，远高于非相干辐射的线性关系。
(a) 普通束团非相干辐射及 (b) 微聚束相干辐射 示意图 微聚束产生强相干辐射的原因是含有N个电子的束团辐射功率包括与N线性相关的非相干辐射和与N的平方相关的相干辐射。相干辐射显著高于非相干辐射需要束长小于辐射波长，因此纳米级束长的微聚束可产生短波长相干辐射。
三、SSMB 原理的实验验证 稳态微聚束（SSMB）从概念到应用必须进行原理验证实验。清华大学等自2017年开始进行SSMB原理验证研究，利用德国的MLS准等时储存环完成了SSMB的原理验证。
SSMB 原理验证实验示意图 在SSMB原理验证实验中，利用德国的MLS准等时储存环，电子束被激光调制能量后，形成微米量级的调制周期密度调制，即微聚束。微聚束在波荡器中发出强相干辐射，通过检测该辐射验证微聚束形成。 实验结果显示，被激光调制的电子束辐射信号得到放大，同时窄带滤波后的信号比宽谱辐射更大，证明了微聚束的窄带相干辐射。此外，还研究了辐射强度与束流强度的关系。通过这一原理验证实验，首次展示了激光调制可在环中产生微聚束并发出相干辐射的效应，完成SSMB核心概念的实验验证。
SSMB 原理验证实验结果 在实验中，还测量了辐射功率与电荷量的依赖关系，结果显示了与电荷量平方成正比的特点，这正是相干辐射最重要的特征。此外，辐射呈现窄带特性。这两点有力地证明了微聚束的形成。最近，我们还进一步实现了微聚束在储存环中多圈稳定存在，电子束实现了多圈相干发射。通过检测辐射功率关系和频谱特性，验证了微聚束形成并相干发射。进而展示微聚束可在环中多圈稳定，完成SSMB核心概念的多圈相干发射验证。
SSMB 原理验证实验结果
免责声明：本网站内容由网友自行在页面发布，上传者应自行负责所上传内容涉及的法律责任，本网站对内容真实性、版权等概不负责，亦不承担任何法律责任。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，并请自行核实相关内容。本站不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如若本网有任何内容侵犯您的权益，请及时联系我们，本站将会在24小时内处理完毕。
发布者:快科技
|
京公网安备11010802031211号