Jing Li 是威斯康星大學麥迪遜分校電子與計算機工程的助理教授，她正在開發(fā)一種在同一個集成組件下既能進行復雜計算又能儲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。“只要你想，用一個小盒子你就能造出一臺超級計算機，我們想專注于有趣的數(shù)據(jù)密集型應用，包括人臉或者語音識別、自然語言處理、圖形分析。”

芯片具有強大的計算能力，芯片能夠存儲海量數(shù)據(jù)。在目前的計算機系統(tǒng)中，這兩項任務需要兩種完全不同的硬件來完成。

Li說：“當要把數(shù)據(jù)在儲存器與處理器之間移動時，傳統(tǒng)計算機會陷入瓶頸。我們正在開發(fā)一種高度統(tǒng)一的硬件來彌補這個缺陷”

處理器和存儲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的。計算芯片和存儲原件之間的協(xié)同工作，使得原本很簡單的操作（例如搜索）也需要多個步驟才能完成：首先從內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)通過深層的存儲器體系發(fā)送至處理器內(nèi)核。

相比之下，Li 開發(fā)的芯片將存儲、計算、通信的功能集中到一個原件上。它使用了一種分層式設計，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)存儲器陣列之間通過致密金屬連接。終端用戶能夠根據(jù)系統(tǒng)需要運行的實際應用類型合理分配芯片用于儲存或是計算的資源。

“它可以是動態(tài)而靈活的。我們一開始擔心它可能太難用，因為這涉及太多的選項。但是經(jīng)過適當?shù)膬?yōu)化后，它變得十分靈活，任何人都可以上手操作。”

為了幫助人們進一步發(fā)揮這款新型芯片的潛能，Li 的研究小組同時也開發(fā)了一款軟件，該軟件能將一般的編程語言轉(zhuǎn)化為芯片代碼，這種過程稱為“編譯”。

“如果我遞給你一個東西，然后說‘這盒子里有一個超級計算機，’你可能無法使用它，因為編程界面太復雜了。你無法想象讓人用二進制的0和1來編程。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贸绦蛑苯右浦驳竭@種新型硬件上，而無需改變他們的編程習慣。

為了評估這種液硅芯片的性能，Li 和她學生開發(fā)了一個自動化測試系統(tǒng)。這個平臺十分靈活，可以測試硬件的可靠性，且這個系統(tǒng)比市面上最先進的工業(yè)測試系統(tǒng)還要好，很多公司都把他們的芯片發(fā)給了 Li 測試。

因為測試成本占了計算機芯片研發(fā)成本半數(shù)以上，所以威斯康星大學麥迪遜分校擁有這樣先進的設施不僅有助于液硅計算機芯片的實現(xiàn)，也促進了未來的研究。

“我們的平臺可以進行所有元器件級別、電路級別和系統(tǒng)級別的測試。業(yè)界合作伙伴跟我們說，我們的測試系統(tǒng)可以自動化完成測試工程師所要進行的所有任務。”