這個秋天，隨著蘋果公司搭載A17 pro芯片的最新款iPhone開始發售，電子芯片正式進入3nm時代，制程工藝迭代的空間越來越小，想要在單個芯片上增加晶體管的密度越來越難。

既然很難在單個芯片上集成更多的晶體管，業界開辟出新的思路，利用先進封裝工藝，將多個芯粒封裝在同一塊基板上，進而擴大芯片的總面積以提升晶體管數量，這就是芯粒系統。封裝內芯粒間和芯粒內形成的互連網絡，也因此被稱為片上網絡。

然而，芯片面積增大，意味著數據傳輸的距離變長。而在純數字電路中，每個計算單元（芯粒）更適合與相鄰的單元進行數據搬運，如果要和較遠距離的單元進行通信，往往需要將數據通過相鄰單元逐個搬運，芯片性能的提升帶來的是延遲和功耗的加大，其邊際成本越來越高。

為了尋找更理想的片上互連解決方案，曦智科技基于大規模光電集成，提出了片上光網絡（Optical Network on Chip, oNOC）技術，引入光子芯片作為數據傳輸樞紐，助力芯粒系統提升整體硬件使用效率 。

從物理特性上來看，光在傳輸時對于距離不敏感，在單個封裝系統中，傳輸幾厘米和幾毫米，其功耗和延遲在本質上沒有區別，因此我們可以用光建造長距離的“高速通信網絡 ”，支持多達數十個以上的電芯粒互連。在需要通過擴大芯片面積來換取算力提升的情境下，傳輸的距離越長，光的優勢將越明顯。

另一方面，片上光網絡能夠實現更靈活、更復雜的拓撲結構，并且適合于任意物理位置的兩個計算單元（芯粒）之間的傳輸，讓計算機架構設計更加靈活，優化系統工作，提高整體利用率。

如果將芯片內的數據傳輸視為在兩地間通行，片上光互連就好像給只有馬路的城市加上了地鐵和高架橋，讓通行更高效省力。

基于oNOC技術，曦智科技推出首個用于特定領域人工智能（AI）工作負載的片上光網絡（oNOC）處理器——Hummingbird（點擊查看更多），采用先進的封裝技術，將一塊光芯片和一塊電芯片進行垂直堆疊，集成為一個系統級封裝（System in Package, SiP），在系統中，光芯片作為片上網絡，負責電芯片上各個核間的信息傳輸。

通過光芯片上的U型光波導，電芯片的64個核之間可實現all-to-all全通道廣播，從而顯著降低系統延遲，提升單芯片性能。

片上光網絡可從單個芯片內的數據互連擴展至晶圓級互連網絡，以支持大規模芯粒架構。借助oNOC，將工作負載映射到不同硬件變得更加容易，為計算系統設計選擇合適的拓撲結構也變得更加靈活。

曦智科技通過片上光網絡與光子矩陣計算、片間光網絡打造的光電混合計算新范式，將從單節點縱向提升和多節點橫向擴展的不同維度，突破算力增長瓶頸的制約，持續為客戶提供更高算力、更低延遲、更低功耗的解決方案。

關于曦智科技曦智科技(Lightelligence)成立于2017年，是全球光電混合計算領軍企業。公司憑借在集成光子領域的開創性技術和全球頂尖的集成電路技術研發團隊，致力于在計算需求爆發的時代，為客戶提供一系列算力躍遷解決方案，與客戶共建更智能、更可持續的世界。曦智科技從光子矩陣計算(oMAC)、片上光網絡(oNOC)和片間光網絡(oNET)三大核心技術出發，打造光子計算和光子網絡兩大產品線，與大數據、云計算、金融、自動駕駛、生物醫藥、材料研究等領域客戶開展緊密合作，持續為客戶提供更具創造性的高效算力支撐。

審核編輯：湯梓紅