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超導芯片宣稱:不換製程換溫區,28nm 邏輯能到 5nm 性能

把邏輯搬到液氦溫區,用超導開關替代晶體管,這是 Snowcap 的賭注:先流片 RISC-V,再宣稱 28nm 級邏輯就能兌現 5nm 級性能。

超導計算芯片架構液氦RISC-V前 Intel CEO
如果你關注算力功耗牆,這集給出第三條路線——不壓晶體管,而把整個邏輯搬到液氦溫區;前 Intel CEO 已下注。風險和數字都擺出來了,值得聽。

核心論點 · 點時間戳可跳到原聲

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極限超頻的天花板是散熱,不是芯片

這期從超頻行業鋪開:日常芯片靠空氣冷卻,功耗更高的用水冷,再往上就得乾冰、液氮這類零下介質。極端超頻玩家為了衝最高頻率加電壓,芯片越來越熱,只能靠更極端的方式散熱。主講人說自己也當過極限超頻玩家,曾拿過世界第二——雖然只維持了一天半。他給的關鍵參照是:這類超頻只為在 8.5GHz 上跑幾分鐘基準測試,而真正的超導計算追求的不是瞬時紀錄,而是接近零功耗的邏輯。

2:01

液氦超頻貴的不是液氦,是輸送管

從液氮到液氦,物理學開始搗亂。液氦價格約是液氮的 20 倍(液氮約一美元一升),但那不是主要開銷:從大型儲氣罐把液氦送進 3-4 公斤銅製超頻罐的輸送管,單次使用就要 5000 美元。Intel 和 Asus 都做過液氦超頻,紀錄已經衝破 9GHz。主講人提醒,溫度降到這種程度時材料行為會劇變——某些平臺存在「冷 bug」,冷到一定程度系統根本無法啟動;只有沒有冷 bug 的平臺才適合液氦玩法。

4:03

超導的誘惑不是更快,是零電阻

超頻玩的是在原有材料上壓榨頻率;超導是另一層敘事:電子在超導材料裡流動沒有電阻,等於免費搬運。目前絕大多數超導都要求極低溫度,室溫超導還停留在研究反覆的狀態。這裡關鍵的推演是:如果整個芯片的開關邏輯都能在超導狀態下工作,單位操作能耗會比當前筆記本好「幾個數量級」。主講人特意把話說滿又收住——超導仍是聖盃,還沒到手。這為後面 Snowcap 進場做了鋪墊。

5:07

前 Intel CEO 下注的是溫區,不是製程

Snowcap Compute 剛完成種子輪,董事會裡坐著前 Intel CEO Pat Gelsinger。他們賭的是能造出約 4-15K,也就是液氦溫區運行的超導芯片。結構上不再是幾十億顆晶體管,而是一種能在超導溫度下工作的新型開關——Josephson junction。現階段 Snowcap 的目標是先在低溫下做出 RISC-V 級別的 CPU,把功耗做到接近免費;代價是整機必須保持在液氦溫區,冷卻本身也是能耗。

7:08

超導邏輯的新變量是能進標準 EDA 流程

長期研究者並不少:美國國防承包商做過集成數千萬個 Josephson junction 的芯片,IMEC 做到上億個,還配套建了邏輯與 EDA 工具。Snowcap 的差異點在於兼容性:他們說這類超導邏輯可以放進標準 EDA 流程,也能用普通 CMOS 製程流片,材料是鈮鈦氮。主講人聽到的核心結論是:超導帶來的能效優勢,相當於用 28nm 邏輯實現接近 5nm 芯片的性能——注意這不是更小製程,而是更低功耗帶來的等價收益。

8:12

cryo CMOS 只是中間態,真正的坎是規模

Snowcap 計劃 2026 年先交付第一顆芯片,之後是能落地的 RISC-V 設計。中間態可以參考 cryo CMOS:它運行在約 72-77K 的液氮溫區,雖然沒有超導,但低溫本身就把功耗壓低。真正要跨的坎是從 cryo CMOS 跨進超導;主講人對此的質疑是「能不能在高性能下把規模做上去」——能跑起來和能大規模商用是兩件事。

9:12

低溫啟動不稀奇,難的是整機常駐液氦

這段提供了低溫流片的現實註腳:AMD 當年最缺錢時流出的第一顆 Zen 1 A0 樣片,因為設計缺陷只能在乾冰的零下溫度才能啟動,後來修復到室溫可運行。可見測試和啟動環節的低溫並不稀奇;但把整顆處理器保持在液氦溫區,涉及基礎設施問題,包括氦的供應——液氦同時是 MRI 機器超導磁體的命脈,前幾年還有過氦短缺。

10:14

Snowcap 不賣 IP,賣的是封閉一體機

Snowcap 的自我定位不是賣 IP,而是交付整機系統。主講人的判斷是,正因液氦溫區這套基礎設施門檻,產品形態會近乎封閉的一體機,軟件棧要重新搭。一家種子輪公司後面還有 A/B/C 輪要過;不過他們已經引入 Apple、Nvidia、Google 背景的顧問與前員工。對這個話題,值得保持懷疑,也值得跟進。

原話 · 已逐字校驗

The cost of liquid nitrogen is about, you know, a dollar a litre. And liquid helium is about 20 times that. That's not the main cost with liquid helium. The main cost is actually the tube you need to get it from this massive compressed gas sewer into your massive 3-4 kilogram copper pot. That tube, single use, is five grand.

液氮的成本大約是一美元一升,液氦大約是它的 20 倍。但那不是液氦的主要成本,主要成本是那根管子——你得用它把液氦從這個巨大的壓縮氣體罐送進重達 3-4 公斤的銅罐。那根管子,一次性使用,要五千美元。

When you go down to those cold temperatures, the way the materials work is incredibly different. In some chips and in some platforms, you might experience what's called a cold bug. It gets too cold for the system to boot or to work.

溫度一低到那種程度,材料的運作方式就會徹底改變。某些芯片和平臺上會出現所謂的「冷 bug」,冷到系統無法啟動或無法工作。

There has been a strong effort to make room temperature semiconductors. We're not there yet. Research, if you follow that area, sometimes stalls and sometimes there's a breakthrough. If that happens, one day we may have free energy. Right now, we don't. Right now, superconducting is the holy grail.

人們一直在努力做室溫超導體,但還沒做到。這個領域的研究,如果你關注它,有時停滯,有時又會有突破。如果那天到來,也許有一天我們會有免費能源。現在還沒有——現在,超導才是聖盃。

But what if you could make a chip that was superconducting? Suddenly, you now have a processor that can do compute for next to no energy. And we're talking orders of magnitude better energy consumption per operation than this laptop, for example.

但如果能造出一顆真正超導的芯片呢?你立刻就會有一顆幾乎不耗能就能計算的處理器。我們說的是每單位運算的能耗比這臺筆記本好上幾個數量級。

defense contractors that have designed chips with tens of millions of these Josephson junctions. And then other companies like IMEC doing hundreds of millions of Josephson junctions.

美國的國防承包商已經做出集成數千萬個約瑟夫森結的芯片;像 IMEC 這類公司則做到了上億個約瑟夫森結。

And the headline I got here is that you can essentially build chips with such superior efficiency that you're essentially building five nanometer chips on what is equivalent of 28 nanometer logic.

我聽到的核心結論是:你能以極高的效率造芯片,相當於用 28 納米邏輯做出 5 納米級別的芯片。

out comes their first A0 piece of silicon, their first Zen 1 chip. And it would only boot at subzero temperatures using dry ice because of some of the issues that they had in the design of the chip. But they fixed that and it works at room temperature.

他們的第一顆 A0 芯片、第一顆 Zen 1 流片出來了。因為設計上的一些問題,它只能靠乾冰在零下溫度啟動;但他們修好了,後來在室溫就能工作。

數字與實體

液氮售價約 1 美元/升2:01
液氦價格相對液氮約 20 倍2:01
液氦超頻紀錄突破 9 GHz3:03
Snowcap 工作溫度目標約 4-15 開爾文(液氦溫區)5:07
美國國防承包商集成約瑟夫森結規模數千萬個7:08
IMEC 集成約瑟夫森結規模上億個7:08
Snowcap 首顆芯片交付時間2026 年(計劃)8:12
cryo CMOS 工作溫區約 72-77 開爾文(液氮溫區)8:12
AMD Zen 1 首顆 A0 芯片啟動條件只能靠乾冰在零下溫度啟動9:12

術語

cold bug冷 bug
芯片被過度冷卻後無法啟動或無法正常工作的現象。
Josephson junction約瑟夫森結
由超導材料構成、能在極低溫下工作的新型開關器件。
cryo CMOS低溫 CMOS
在液氮溫區(約 77K)運行、尚不到超導程度的低功耗 CMOS。

收聽指南

誰該聽

想驗證「超導計算是路線還是故事」的硬科技投資人,以及研究芯片功耗牆的 CPU、超算架構師。

可跳過

對超頻和液氮冷卻熟悉的人可跳過 0:00-2:01 的超頻鋪墊。