魔女的条件

小米玄戒O100推倒内存墙：实现真正的近存计算_我的网站

一 |     8月24日消息，今天下午，小米除了发布玄戒O3之外，还带来了玄戒O100，一款大模型专用的AI加速芯片，更是全球首款6nm 3D晶圆级堆叠的AI加速芯片。    为什么高原地区离太阳更近，反而却更冷？     我发现这个简单的问题，直到今天还是互联网的热门话题。         我们可以在网上轻松找到解释，但是我发现大部分解释都没有说到本质，都只是解释了一下空气热量的获取方式，不是太阳而是地表。

二 |     这种解释看似没错，但是有很多歧义，所以很多人可能确实不好理解。    玄戒O100通过先进的3D堆叠工艺，实现了1.22TB/s的超高带宽，这一速度是目前主流旗舰手机的16倍之多，可以让移动端设备的AI性能实现质的突破。    要想用最简单、最容易让人理解的方式回答这个问题，其实我们只要找到高原地区和低海拔地区到底有什么不同就可以了。    当然，这种不同肯定不是海拔高，离太阳近啊，相比于地球到太阳1.5亿公里的距离，珠穆朗玛峰的高度都可以忽略不计。         两者真正的不同是空气密度，高海拔地区空气相对稀薄，低海拔地区则空气密度大。    所以，导致高原更冷的本质原因就是那里空气稀薄，没有什么其它的了。    所以这个问题正确的问法应该是，为什么空气稀薄会导致气温更低？     要回答这个问题，我们就要知道空气到底是如何获取温度的。    首先，对流层的空气确实不是被太阳加热的，太阳照射到地球的光基本是短波辐射，也就是可见光到紫外线的部分。

三 | 玄戒O100与玄戒O3是AI终端的“最佳CP”，最高可以实现本地AI推理速度高达330Tokens/s。     传统计算架构下，计算单元与存储单元物理分离，数据必须在两者之间反复搬运。但内存数据通路受限于物理引脚数量，遇到了增长瓶颈。    当AI算力以指数级增长时，内存访问速度与算力之间已经严重脱节，成为性能的关键阻碍，业界称之为“内存墙”。

四 | 玄戒O100，则是小米“推倒内存墙”的破局之法。         对流层的大气成分对短波辐射几乎就是透明的，所以太阳光是穿过大气直接加热了地表。

五 |     区别于以往晶圆→切割为裸片（Die）→逐片封装互联的方式，玄戒O100采用先进的Wafer on Wafer封装技术，也就是将多片完整的晶圆直接高精度对准与键合，继而再切割成独立的3D芯片。    这彻底摆脱了传统引脚数量对带宽的物理限制，将数据通路从“平面走线”变为“垂直穿透”，实现真正的近存计算（Near-Memory Computing）。

六 |          了解大体逻辑后，我们看看玄戒O100到底如何做的。    但是被太阳加热后的地表，它也会向外发出辐射，这种辐射主要就是红外线为主的长波辐射。    对流层的空气成分主要是氮气和氧气，其实这两种气体分子不仅基本无法吸收太阳的短波辐射，它们也基本无法吸收地面发射出去的长波辐射。首先将两层AI专用高速DRAM晶圆与一层高性能NPU晶圆垂直堆叠，然后在垂直方向“钻隧道”让数据可以高速流转。    真正让对流层空气获得温度的是水蒸气、二氧化碳、甲烷等气体。    所以，只要隧道越多，也就可以实现越高的带宽。         这些气体有一个共同名字，叫做温室气体，它们吸收了地面的辐射之后，就会被加热，而它们被加热后又会向外发出热辐射，从而加热周围环境。

七 | 为此，玄戒O100采用了先进的Hybrid Bonding混合键合工艺，摒弃了传统微凸点（Micro Bump）结构，直接将物理通路的间隔缩短至1.4μm，让数据通路密度大幅提升。              为了进一步缩短DRAM与NPU计算层的物理距离，玄戒O100还采用了 Face to Face（简称F2F）金属层直连结构。    简单来说，每一层晶圆内部，其实底部是逻辑晶体管，上层有密布多层的金属走线层。

八 | F2F，就是让DRAM与NPU的金属走线“面面相对”，如此可以实现更短的物理互联距离，实现更快的信号传输。    当然，这说起来简单，在6nm如此高工艺节点下，要解决散热、电磁干扰等诸多难题，玄戒团队逐一攻坚，实现最终量产，并申请了15项专利，其中已获批4项发明专利。    我们理一理哈，太阳加热的是地面，然后地面加热温室气体，温室气体加热了周围环境，这就是气温的由来。    那些空气稀薄的地方，温室气体的浓度也相应得很低。         与此同时，玄戒O100配备了14颗高算力NPU，通过玄戒高带宽矩阵总线，让数据可以在NPU与内存、与其他NPU核心之间等高速流转。     创新的矩阵总线支持拓扑动态切换，Prefill阶段采用环形拓扑，数据逐核流转、顺序同步；Decode阶段切换为广播拓扑，所有结果统一汇聚到指定核心。

九 |     由于空气稀薄，高原地区的地面其实更容易被太阳加热，但是轮到地面发出长波辐射时，那里缺少水蒸气、二氧化碳、甲烷等气体来承接，所以大部分辐射都直接射向太空，而不是变成气温。总线控制上的灵活拓扑，让片上计算资源得以充分应用。         最终，玄戒O100的带宽达到了惊人的1.22TB/s。大家对这个数字可能没什么概念，以目前主流旗舰手机LPDDR5X内存作为对比，它的带宽76.8GB/s，而玄戒O100是其16倍之多，彻底释放端侧AI性能。

十 |          为了验证玄戒O100的高带宽表现，小米工程师还做了一款原型机，搭载玄戒O3和O100，双芯协同计算。小米还引入了风冷主动散热，充分发挥芯片的全部性能。

十一 |     所以自然就是更冷了，这些地区还有一个特点就是昼夜温差很大。    现在我们知道，靠近地表的空气会更热，但是热空气会上升，而高处的冷空气会下沉，这就是对流层的由来。配合Xiaomi MiMo端侧模型，实现了超高速端侧推理性能。                   

十二 |          那么更有趣的问题是，上升的热空气为什么不会导致高原地区的气温升高？还有为什么对流层没有无限延伸？     为什么暖空气没有加热高原地区？     空气是有重量的，同时可被压缩，所以在地球引力的作用下，越靠近地表空气密度就越大，海拔越高则空气越稀薄。

十三 |     受热的空气会膨胀，密度减小从而上升，而它周围的相对冷的空气则正好相反，会下沉填充，热空气上升，冷空气下沉，这就形成了对流层。    但是，上升的热空气，随着气压的下降，膨胀得越发厉害，气体膨胀的过程会消耗自身内能，也就是会失去温度，这个就是膨胀降温。    地球上气体上升的膨胀降温速度非常激烈，越干燥的空气上升过程膨胀降温越厉害，平均而言，地球上每升高1000米膨胀降温6.5℃。    所以，海拔越高获得地面暖空气的气温就越少。    所以，整体下来高海地区还是更冷。    不过，热空气不会无限上升。    
△ 对流层往上就会遇到臭氧层，臭氧层是平流层的一部分。    我们前面提到过，对流层的空气成分基本不会吸收太阳发出的短波辐射，但是臭氧层中的臭氧不一样，臭氧分子会大量吸收太阳的短波辐射（这就是它是地球保护伞的原因所在）。    所以，虽然臭氧层比对流层海拔更高，但实际上那里的气温比下方的对流层更高。    对流层到了最顶部，气温已经低到-50℃ 到 -80℃，但是随着进入臭氧层，气温就开始随着海拔升高而升高，甚至在最高点可以达到0℃。    对流层的暖空气上升的本质是它的温度高于上方空气，但它到平流层后，空气温度已经低于上方的空气了，它自然就无法继续上升。

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