据Interesting Engineering,密歇根大学搞出一种基于SRAM的存内计算芯片。用在空间望远镜上,数据处理功耗直接从传统GPU的3000瓦砍到51瓦,活生生削掉98%的算力耗电。连带效应是,卫星能减重近一吨(2000磅)。
59倍的功耗落差,意味着原本要搬上去一座迷你核电站,现在两片遮阳板级别的太阳能电池就罩得住。
用望远镜给系外行星直接拍照,残酷程度远超想象。那相当于在几千公里外,辨识一根贴着高亮探照灯的萤火虫尾巴。恒星光子洪流会淹没附近行星的微弱反光。要压住它,星冕仪和波前控制系统必须实时调整镜面、修正畸变,每秒甩出太比特级的数据。
这套活以前全靠CPU、GPU硬扛。但冯·诺依曼架构的天生缺陷是:数据必须从内存反复搬进搬出。搬运消耗的能量,常常是计算本身的几百上千倍。一台3000瓦的GPU集群塞进卫星,先不论发射成本,光散热就能把人逼疯——太空没有对流,全靠辐射板散热,3000瓦辐射板的面积大得离谱。
密歇根大学的团队直接掀桌。他们设计的SRAM存内计算芯片,在存储器内部就把矩阵乘法累加做完了。SRAM单元由六个晶体管构成,能稳存“0”和“1”。研究者利用单元阵列的模拟特性,让数据就地参与乘加运算,根本不用长途跋涉喂给GPU核心。
51瓦是什么概念?一盏老式台灯。省下的2949瓦,背后是一整条航天器的重量链。在航天工程里,省1瓦耗电,就能砍掉对应的太阳能帆板面积,还能大幅缩减蓄电池容量。深空望远镜往往需要上百平方米太阳翼。砍掉近3千瓦负载,大面积砷化镓电池片、电源控制器、铰链展开机构跟着全部缩水,整套下来省出2000磅,其实是保守的工程估算。

▲ NASA GPM核心观测卫星(代表性图像)NASA
韦伯望远镜虽然蹲在L2点,复杂处理仍旧下行到地面。等我们要对宜居带类地行星做光谱分析、捕捉生命特征,时延和带宽根本不允许打包传回再处理。星上实时决策,是必须啃下的硬骨头。
这套技术哲学,国内并不掉队。中国空间站巡天望远镜(CSST)视场是哈勃的300倍,一晚扫出的高解析数据,若只靠星地数传,通道瞬间挤爆。唯有在轨完成预处理和筛选,才能传回真正有价值的目标。
要在轨道上跑这种重型算法,还得扛住太空粒子轰击,低功耗与高可靠性必须捆绑。国内存算一体芯片的布局,直接对标。
中科院计算所、清华大学在SRAM及阻变存储器存算一体芯片上进展凌厉。已有7纳米工艺的国产存算一体AI芯片,能效比做到每瓦数十TOPS。更硬核的是,国内拥有抗辐射SOI工艺的SRAM生产线,专为深空探测器打造,不惧单粒子翻转打烂逻辑。再搭上自主的RISC-V或龙芯核心做调度,一套纯国产高能效星载处理链路完全走得通。
航天减重的放大效应,在中国尤显尖锐。长征五号的地火转移轨道运力极其金贵。如果寻星望远镜通过存算技术瘦身近一吨,省出的重量换成更大的主镜、更高精度的光谱仪,就是换道超车的硬资本。
把算力耗散砍掉59倍,本质上是用半导体架构的巧劲,挣脱能源与散热的物理枷锁。当存内计算在轨道上完成本地觉醒,找到第二个地球的概率,就攥在那群搞芯片的疯子手里。
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更新时间:2026-08-05
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