基于APU/GPU加速卡的相变存储器科学计算解决方案

相变存储器

GeTe体系，相变过程和结构性质

GeTe是一种相变材料，通过晶态的“SET”和不定形态的“RESET”来表示非易失性相变存储器中的“0”和“1”。通过分子动力学计算，能够模拟GeTe的相变过程，实现“SET”→“RESET”→“SET”的仿真。

仿真过程如下：时间步长为1fs的NVT系综仿真被执行，（1）晶态仿真：先初始化晶态的原子体系，在300 K下仿真25 ps。（2）熔化淬火：执行25 ps仿真，温度从300 K上升到1800 K，使得体系从晶态熔化为液态。（3）液态仿真：执行50 ps的仿真，温度恒定为1800 K，使得体系完全液化。（4）冷却退火：执行15 ps的仿真，温度从1800 K迅速冷却到300 K，使得液态的GeTe冷却为不定形态的GeTe。（5）不定形态仿真：执行50 ps的仿真，温度保持300 K，使得不定形态稳定。（6）重结晶仿真：先执行15 ps的仿真，温度从300 K升温到600 K；然后执行长时间的仿真，温度保持600 K，直到GeTe从不定形态重新变化到晶态。

从不定形态的仿真轨迹中提取出了GeTe的径向分布函数、角度分布函数、配位数以及ALTBC（angular-limited three-body correlation）。这里的ALTBC是考察了Ge-Te-Ge和Te-Ge-Te键大于155°的构型（Ge-Te键长）组合分布，是对GeTe微结构特性的有效观测手段，结果如图所示。

GeTe体系不定形态结构性质：（a）径向分布函数，（b）角度分布函数；（c）配位数；（d）ALTBC

APU服务器

v1.0版本

APU服务器（APU-Server v1.0），相较国际顶尖同类技术，分子动力学计算速度提升1~2个数量级，能耗降低2-3个数量级。

APU服务器（APU-Server v1.0），同等功耗和精度下，单节点（台式机大小，200-300W）分子动力学计算速度等同于≈10 张高端GPU 卡（约 2-3 kW）并行速度，产品和服务已应用于30多家单位。