電子發(fā)燒友網(wǎng)報道 近日，光本位科技宣布正在用玻璃代替硅作為襯底來研制玻璃光計算芯片。在光本位科技此次突破之前，世界主流光計算公司普遍選擇以硅為襯底制造光計算芯片。這是因為硅光平臺與現(xiàn)有CMOS工藝之間幾乎無縫兼容，具有較高的工藝成熟度和集成便利性。然而，純硅調(diào)制存在諸多局限性，其中最為突出的是矩陣規(guī)模擴展困難。從64×64擴大至128×128的矩陣規(guī)模，竟然間隔了三年之久，這嚴重制約了光計算芯片性能的提升和應(yīng)用的拓展。

與此同時，AI計算領(lǐng)域?qū)λ懔湍苄П鹊囊笕找鎳揽痢ｎA(yù)計到2030年，AI推理將占AI計算總量的75%，市場規(guī)模達2550億美元。但目前推理市場主要由ASIC芯片主導(dǎo)，GPU在能效比上并不具備優(yōu)勢，難以滿足未來AI計算大規(guī)模、高效率的需求。

在這樣的背景下，光本位科技毅然踏上用玻璃代替硅研發(fā)光計算芯片的創(chuàng)新之路，試圖打破傳統(tǒng)束縛，為AI計算開辟新的發(fā)展路徑。

算力超傳統(tǒng)AI推理芯片千倍

玻璃光計算芯片在算力方面實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。受限于光刻機的最大光罩尺寸，當前硅光平臺可設(shè)計的光計算芯片最大尺寸為32mm×25mm，若進一步提升面積，后續(xù)每一次迭代的設(shè)計和工藝難度都會持續(xù)增長。而光本位科技采用玻璃作為襯底，通過納米壓印工藝，在保持芯片精度的同時突破了已有硅光平臺的曝光尺寸限制。

據(jù)公司聯(lián)合創(chuàng)始人程唐盛介紹，200mmx200mm的玻璃光計算芯片算力可達2600POPS，是ASIC芯片的1400倍，是GPU的1300倍，并且根據(jù)AI推理市場需求和工藝發(fā)展趨勢預(yù)測，芯片尺寸仍有數(shù)倍擴大空間，這意味著未來算力還將不斷提升。

在能效比方面，玻璃光計算芯片同樣表現(xiàn)驚人。光本位科技利用相變材料的非易失性，實現(xiàn)了光計算芯片零靜態(tài)功耗，只需一次電驅(qū)動即可執(zhí)行完一個AI計算任務(wù)。由于玻璃的非線性光學效應(yīng)極弱，光的波導(dǎo)傳播損耗極低，在芯片設(shè)計時可選擇小功率的激光器。此外，玻璃在介電損耗、透光率、平整性、熱穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢，也能進一步降低芯片功耗。

程唐盛預(yù)測，200mm×200mm玻璃光計算芯片的能效比可以超過1000TPOS/W，相當于ASIC芯片的200倍以上，大大降低了能源消耗和散熱壓力。

玻璃光計算芯片還成功解決了AI大模型面臨的內(nèi)存困局。光本位科技利用相變材料的非易失性，實現(xiàn)了光芯片的存算一體，即芯片的計算單元即是存儲單元，可以存儲AI計算的各種參數(shù)，打破了馮·諾依曼體系中的內(nèi)存墻。

芯片存儲的參數(shù)量取決于計算單元的規(guī)模，200mm×200mm玻璃光計算芯片可以存儲6.5億個計算單元。每一個token將以光速完成計算，無需反復(fù)讀取模型參數(shù)，并且零靜態(tài)功耗，極大地提高了計算效率和數(shù)據(jù)處理能力。

研發(fā)進展

目前，光本位科技在玻璃光計算芯片的研發(fā)上已取得了顯著進展。公司已驗證完畢光波導(dǎo)等光學器件在玻璃上的制備工藝，波導(dǎo)損耗已優(yōu)化至低于硅光平臺水平。同時，同步開展了大規(guī)模陣列樣品制備以及相變材料的工藝優(yōu)化，并且打通了上下游產(chǎn)業(yè)鏈。上游與納米壓印等廠商聯(lián)合優(yōu)化工藝，下游與大型企業(yè)形成研發(fā)應(yīng)用雙向反饋機制，為產(chǎn)品的持續(xù)優(yōu)化和快速迭代提供了有力保障。

光本位科技不僅著眼于芯片本身的研發(fā)，還提出了基于玻璃光計算打造下一代全光計算系統(tǒng)的宏偉目標。即整個AI計算任務(wù)都通過光計算完成，算力、能效比、計算效率的天花板將同時被打破。

發(fā)展全光計算已經(jīng)成為全球?qū)W術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共識，其核心意義是突破電計算的能耗與散熱瓶頸，使超高算力與超低能耗得以兼顧。而玻璃光計算芯片計算核心內(nèi)部的參數(shù)均可根據(jù)不同模型與需求進行實時調(diào)整，應(yīng)用場景更全面更靈活。此外，將具備表面平整、熱膨脹系數(shù)低、翹曲率低等特性的玻璃作為襯底，更容易將不同平臺的芯片集成在一起，從而實現(xiàn)全光計算。

小結(jié)

對于光計算的未來，程唐盛充滿信心。他認為玻璃光計算芯片將改變當今光計算產(chǎn)品的“電主光輔”架構(gòu)，形成“光電融合，以光為主”甚至“全光”的計算集群架構(gòu)。

光本位科技的“星辰大海”是為不同類型用戶提供全場景覆蓋的全棧光計算解決方案，小到給C端用戶提供50P+算力的玻璃光計算盒子，等同于一個家用小型數(shù)據(jù)中心，可以驅(qū)動人形機器人等；也可以為大模型公司等提供500P+算力的“光算+光連”方案；甚至可以為政府或者大型企業(yè)通過“光算+光連+光傳”方案建設(shè)一個5000P+算力的大型數(shù)據(jù)中心。屆時，包括光本位科技在內(nèi)的中國企業(yè)有望贏得這場改寫全球AI計算競爭格局的“新能源汽車”式科技和產(chǎn)業(yè)革命。