中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所（簡稱“上海光機所”）近日宣布，由空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部謝鵬研究員領(lǐng)銜的團隊成功研制出全球首顆超高并行光計算集成芯片“流星一號”，實現(xiàn)了并行度>100的光子計算原型驗證系統(tǒng)。這一突破性進展標志著我國在光計算領(lǐng)域取得重大技術(shù)突破，為后摩爾時代的高性能計算提供了全新解決方案135。
突破計算密度瓶頸，光計算邁向?qū)嵱没?/strong> 光計算以光子為載體，具備低功耗、低時延、高并行度的天然優(yōu)勢，被視為突破傳統(tǒng)電子計算算力瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。然而，過去光計算的研究主要聚焦于提升芯片矩陣規(guī)模和光學(xué)主頻，而這兩項指標已逼近物理極限，難以進一步突破。謝鵬團隊創(chuàng)新性地提出“超高并行光計算架構(gòu)”，通過波長復(fù)用技術(shù)大幅提升計算并行度，使單芯片理論峰值算力突破2560TOPS，功耗比>3.2TOPS/W，較傳統(tǒng)單波長光計算提升2個數(shù)量級37。 自主研制核心光芯片，實現(xiàn)全鏈條技術(shù)突破 “流星一號”的核心光芯片全部由團隊自主研制，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、低時延可重構(gòu)光計算芯片（通光帶寬>40nm），作為并行計算核心； 高精度光矩陣驅(qū)動子系統(tǒng)（通道數(shù)>256），實現(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)主頻下驗證了并行度>100的片上光信息交互與計算，為未來超級光子計算機的研發(fā)奠定基礎(chǔ)57。 賦能AI與超算，推動新質(zhì)算力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展 光計算的高并行特性使其在人工智能訓(xùn)練、科學(xué)計算、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’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，助力綠色計算。”13 國際領(lǐng)先，未來展望 當前，全球光計算研究以臺積電（矩陣規(guī)模~512×512）和美國加州理工學(xué)院（光學(xué)主頻>100GHz）為標桿，而“流星一號”通過并行度突破開辟了新賽道。研究團隊預(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，相當于1000顆頂級GPU的算力總和37。 |
