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大模型前沿

Extropic 放出 Z1T,把 transformer 搬到概率芯片上跑

Extropic 9 月 4 日公布 Z1T 模型族与开放权重,配套的 Z1 是一块 8 核、269568 个概率比特的亚阈值 CMOS 采样芯片,整片功耗不到 1 瓦。

Extropic 9 月 4 日发了一篇署名 Guillaume Verdon 等四人的研究文章,介绍 Z1T,一族为稀疏概率芯片设计的类 transformer 模型。权重放在 Hugging Face 上,训练配方在 GitHub

先看硬件。Z1 用亚阈值 CMOS 工艺,8 个核心,269568 个概率比特,2135904 条耦合边,每个节点连 16 个邻居,采样频率超过 50MHz,整片功耗不到 1 瓦。它做的事情是对一个可编程 Ising 模型跑 Gibbs 采样。连续值用一种叫 dy4p 的四比特方案量化成概率比特束,真实数值靠平均 N 次采样得到,精度可以在运行时调。

模型这边为了迁就硬件改了两处。RMSNorm 换成 Dynamic Tanh,softmax 注意力换成用 4 稀疏 Q/K/V 投影的门控卷积注意力。推理拆到异构硬件上跑,Z1 负责 DyT 和采样投影,板载 FPGA 处理嵌入、池化、残差、超越函数和稠密词表读出。

能耗数字是这篇文章的卖点。Z1T 每 token 294.52 纳焦,其中 Z1 采样只占 8.74 纳焦,剩下 285.78 纳焦是 FPGA 的。H100 在 10%、50%、100% 三档 MFU 下分别是 40.9、8.17、4.09 微焦,比值大约 139 倍、28 倍和 14 倍。只算跑在 Z1 上的那些层,比值能到 468 倍以上。延迟方面每 token 58.8 微秒,折合约 17000 tok/s。

作者自己划了边界,这些能耗基于 Z1 的理论功耗推算,锚在 X0 的实验上,没算 Z1 与 FPGA 之间的数据搬运,也没建模需要多少片芯片。他们还承认 FPGA 烧掉了 95% 以上的能量,真做一块专用芯片才有可能逼近千倍。另一个不太好看的数字是,Z1T 要达到和 GPT-2 相同的 loss,需要多出大约一个数量级的 FLOPs,靠单次运算便宜三个数量级,才把总账拉回来两个数量级。

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