中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所（簡稱“上海光機(jī)所”）近日宣布，由空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部謝鵬研究員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)成功研制出全球首顆超高并行光計(jì)算集成芯片“流星一號(hào)”，實(shí)現(xiàn)了并行度>100的光子計(jì)算原型驗(yàn)證系統(tǒng)。這一突破性進(jìn)展標(biāo)志著我國在光計(jì)算領(lǐng)域取得重大技術(shù)突破，為后摩爾時(shí)代的高性能計(jì)算提供了全新解決方案135。
突破計(jì)算密度瓶頸，光計(jì)算邁向?qū)嵱没?/strong> 光計(jì)算以光子為載體，具備低功耗、低時(shí)延、高并行度的天然優(yōu)勢，被視為突破傳統(tǒng)電子計(jì)算算力瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。然而，過去光計(jì)算的研究主要聚焦于提升芯片矩陣規(guī)模和光學(xué)主頻，而這兩項(xiàng)指標(biāo)已逼近物理極限，難以進(jìn)一步突破。謝鵬團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出“超高并行光計(jì)算架構(gòu)”，通過波長復(fù)用技術(shù)大幅提升計(jì)算并行度，使單芯片理論峰值算力突破2560TOPS，功耗比>3.2TOPS/W，較傳統(tǒng)單波長光計(jì)算提升2個(gè)數(shù)量級(jí)37。 自主研制核心光芯片，實(shí)現(xiàn)全鏈條技術(shù)突破 “流星一號(hào)”的核心光芯片全部由團(tuán)隊(duì)自主研制，包括： 集成微腔光頻梳（頻率間隔~50GHz，光譜范圍>80nm，支持>200波長復(fù)用通道），作為多波長光源子系統(tǒng)； 大帶寬、低時(shí)延可重構(gòu)光計(jì)算芯片（通光帶寬>40nm），作為并行計(jì)算核心； 高精度光矩陣驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)（通道數(shù)>256），實(shí)現(xiàn)光學(xué)矩陣的精確控制249。 該芯片系統(tǒng)首次在50GHz光學(xué)主頻下驗(yàn)證了并行度>100的片上光信息交互與計(jì)算，為未來超級(jí)光子計(jì)算機(jī)的研發(fā)奠定基礎(chǔ)57。 賦能AI與超算，推動(dòng)新質(zhì)算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展 光計(jì)算的高并行特性使其在人工智能訓(xùn)練、科學(xué)計(jì)算、超大規(guī)模數(shù)據(jù)交換等“算力密集+能耗敏感”場景具有巨大潛力。謝鵬表示：“‘流星一號(hào)’的突破不僅在于算力提升，更在于其低功耗特性，未來可大幅降低數(shù)據(jù)中心能耗，助力綠色計(jì)算�！�13 國際領(lǐng)先，未來展望 當(dāng)前，全球光計(jì)算研究以臺(tái)積電（矩陣規(guī)模~512×512）和美國加州理工學(xué)院（光學(xué)主頻>100GHz）為標(biāo)桿，而“流星一號(hào)”通過并行度突破開辟了新賽道。研究團(tuán)隊(duì)預(yù)測，若未來結(jié)合最大矩陣規(guī)模、最高光學(xué)主頻及超百并行度，單芯片算力有望突破5000POPS，相當(dāng)于1000顆頂級(jí)GPU的算力總和37。 |
