成功驗(yàn)證光子計(jì)算優(yōu)越性，以光子技術(shù)突破集成電路產(chǎn)業(yè)邊界

　　2021年12月15日，全球領(lǐng)先的光子計(jì)算芯片公司曦智科技（Lightelligence）發(fā)布了其最新高性能光子計(jì)算處理器——PACE（Photonic Arithmetic Computing Engine，光子計(jì)算引擎）——單個(gè)光子芯片中集成超過(guò)10，000個(gè)光子器件，運(yùn)行1GHz系統(tǒng)時(shí)鐘，運(yùn)行特定循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)速度可達(dá)目前高端GPU的數(shù)百倍。PACE成功驗(yàn)證了光子計(jì)算的優(yōu)越性，是曦智科技在集成電路產(chǎn)業(yè)的又一重大突破。

　
曦智科技發(fā)布最新光子計(jì)算處理器——PACE

　　AI、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展帶動(dòng)了全球數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)算力的需求增速遠(yuǎn)高于摩爾定律所預(yù)測(cè)的算力供給增速，傳統(tǒng)的電子芯片只能通過(guò)增大面積與功耗來(lái)完成更多的計(jì)算，已逐漸無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理與節(jié)能要求。用光代替電解決部分計(jì)算成為了突破現(xiàn)有瓶頸的有效途徑，光子芯片憑借高通量、低延時(shí)、低功耗等特點(diǎn)，或?qū)碛懈鼜V闊的市場(chǎng)發(fā)展空間。

　　基于光執(zhí)行矩陣向量乘法時(shí)延極低的基本原理，曦智科技發(fā)布的最新光子計(jì)算處理器PACE通過(guò)重復(fù)矩陣乘法和巧妙利用受控噪聲組成的緊密回環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)低延遲，從而生成了伊辛問(wèn)題（Ising）和最大割/最小割問(wèn)題（Max-cut/Min-cut）的高質(zhì)量解決方案。

　　PACE包含64x64的光學(xué)矩陣，核心部分由一塊集成硅光芯片和一塊CMOS微電子芯片以3D封裝形式堆疊而成。對(duì)于每個(gè)光學(xué)矩陣乘法，輸入向量值首先從片上存儲(chǔ)中提取，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬值，通過(guò)電子芯片和光子芯片之間的微凸點(diǎn)應(yīng)用于相應(yīng)的光調(diào)制器，形成輸入光矢量。接著，輸入光矢量通過(guò)光矩陣傳播，產(chǎn)生輸出光矢量，并達(dá)到一組光電探測(cè)器陣列，從而將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。最后，電信號(hào)通過(guò)微凸點(diǎn)返回到電子芯片，通過(guò)跨阻放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器返回?cái)?shù)字域。測(cè)試顯示，PACE的運(yùn)算速度可達(dá)目前高端GPU的數(shù)百倍。

　　曦智科技創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官沈亦晨博士表示：“PACE的發(fā)布具有里程碑式的意義：它成功驗(yàn)證了光子計(jì)算的優(yōu)越性，為集成電路產(chǎn)業(yè)提供了新的發(fā)展路徑。此外，它還充分展示了光子芯片與傳統(tǒng)電子芯片無(wú)縫協(xié)同的運(yùn)作方式，而這一切要?dú)w功于曦智科技光電封裝團(tuán)隊(duì)的3D封裝創(chuàng)新。”

　　曦智科技工程副總裁Maurice Steinman 表示：“PACE已經(jīng)成功驗(yàn)證了我們產(chǎn)品路線中的光計(jì)算技術(shù)模塊。而另一重要模塊則是光互連。我們的光互連技術(shù)可用于多種傳輸介質(zhì)，包括光纜，以及芯片、中介層和晶圓層面集成的波導(dǎo)，并提供高通量、低時(shí)延和高能效的數(shù)據(jù)傳輸和互聯(lián)。光互連和光計(jì)算的成功結(jié)合將為面向加速器、服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心需求的高性能產(chǎn)品奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　2017年，沈亦晨博士以第一作者身份在《自然–光子》期刊發(fā)表封面論文，首次將集成光子計(jì)算的新起點(diǎn)展示在世人面前。他同年就將科研成果帶向市場(chǎng)，成立曦智科技，致力于將光子學(xué)的前沿技術(shù)轉(zhuǎn)化為可落地的計(jì)算芯片解決方案，在指數(shù)級(jí)提升算力的同時(shí)，突破傳統(tǒng)電芯片在能耗和發(fā)熱方面的瓶頸。2019年，曦智科技發(fā)布了全球首款光子芯片原型板卡，成功將當(dāng)時(shí)占據(jù)半個(gè)實(shí)驗(yàn)室的整個(gè)光子計(jì)算系統(tǒng)集成到了常規(guī)大小的板卡上，驗(yàn)證了以光子替代電子進(jìn)行高性能計(jì)算的開(kāi)創(chuàng)性想法。作為光子計(jì)算的世界級(jí)創(chuàng)領(lǐng)者，曦智科技目前在全球擁有近200名全職員工，研發(fā)人員比例超過(guò)80%，累計(jì)融資超過(guò)十億人民幣。

　　沈亦晨博士說(shuō)道：“未來(lái)，曦智科技將通過(guò)一個(gè)高集成、低功耗、不受摩爾定律限制的平臺(tái)進(jìn)一步為數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、金融和自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域提供前所未有的算力，讓世界因‘光’而不同。