組合優(yōu)化問題廣泛存在于社會生活和工業(yè)生產中，如自動駕駛、智慧物流、通信組網(wǎng)、藥物發(fā)現(xiàn)、金融優(yōu)化等。然而，這類問題通常具有非確定性多項式時間困難(NP-hard)的特點，為經典計算帶來了巨大的挑戰(zhàn)。而量子退火計算機雖然已在特定領域取得突破，但極低溫的工作環(huán)境和尚未成熟的超導工藝嚴重制約了其大規(guī)模應用。
 

　　針對以上問題，湖南大學半導體學院陳卓俊副教授團隊創(chuàng)新性采用存算一體新型計算架構實現(xiàn)量子啟發(fā)式算法，提出了稀疏感知自旋運算、耦合系數(shù)復用技術以及概率翻轉函數(shù)近似電路，大幅度提高了系統(tǒng)能效和面積效率。研究團隊采用SMIC 55nm CMOS工藝，設計并成功流片一款量子啟發(fā)式退火處理器芯片。該處理器具有900個自旋節(jié)點，支持4bit的耦合系數(shù)位寬，支持King’s Graph自旋網(wǎng)絡拓撲結構，每個自旋狀態(tài)更新所需能量僅為2.4fJ，每個自旋的面積僅為402μm2。測試結果表明，該處理器在解決最大割集等組合優(yōu)化問題時速度比先進CPU快3~4個數(shù)量級，功耗低2~3個數(shù)量級。
 

　　相關研究成果以“A Compute-in-Memory Annealing Processor with Interaction Coefficient Reuse and Sparse Energy Computation for Solving Combinatorial Optimization Problems”為題發(fā)表在國際集成電路領域頂尖期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits，這是湖南省近十年來首次以第一單位在該期刊發(fā)表論文。論文的第一作者為物電院周毅峰博士，通訊作者為半導體學院陳卓俊副教授和廖蕾教授。
 

　　IEEE Journal of Solid-State Circuits是國際集成電路領域最高級別期刊之一，旨在發(fā)布集成電路領域的最新技術進展和紀錄性成果，代表著業(yè)內當前最高技術水平。