【科技前沿】

　　光明日報北京10月31日電 記者鄧暉從(cong) 清華大學獲悉，該校自動化係戴瓊海院士、吳嘉敏助理教授與(yu) 電子工程係方璐副教授、喬(qiao) 飛副研究員聯合攻關(guan) ，研發出超高速光電模擬芯片，算力達到目前高性能商用芯片的3000餘(yu) 倍。相關(guan) 成果以“高速視覺任務中的純模擬光電芯片”為(wei) 題，以長文形式發表在《自然》期刊上。如果用交通工具的運行時間來類比芯片中信息流計算的時間，那麽(me) 這枚芯片的出現，相當於(yu) 將京廣高鐵8小時的運行時間縮短到8秒鍾。

　　這是一種“掙脫”摩爾定律的全新計算架構。1965年，英特爾公司創始人之一戈登·摩爾提出影響芯片行業(ye) 半個(ge) 多世紀的“摩爾定律”——每隔約兩(liang) 年，集成電路可容納的晶體(ti) 管數目便增加一倍。然而隨著晶體(ti) 管尺寸接近物理極限，近十年內(nei) 摩爾定律已放緩甚至麵臨(lin) 失效。如何建立人工智能時代的芯片“新”秩序，成為(wei) 當前國際社會(hui) 高度關(guan) 注的前沿熱點。

　　作為(wei) 人類已知的宇宙中最快速度之一，許多超高速物理領域都少不了光的身影。然而科學家們(men) 用光來做計算，並不是一件容易的事。當計算載體(ti) 從(cong) 電變為(wei) 光，就需要利用光傳(chuan) 播中攜帶的信息進行計算。數年來海內(nei) 外知名團隊相繼提出多種設計，但要替代現有電子器件實現係統級應用，仍麵臨(lin) 許多國際難題。

　　清華大學攻關(guan) 團隊創造性地提出了光電深度融合的計算框架。從(cong) 最本質的物理原理出發，結合了基於(yu) 電磁波空間傳(chuan) 播的光計算與(yu) 基於(yu) 基爾霍夫定律的純模擬電子計算，“掙脫”傳(chuan) 統芯片架構中數據轉換速度、精度與(yu) 功耗相互製約的物理瓶頸，在一枚芯片上突破大規模計算單元集成、高效非線性、高速光電接口三個(ge) 國際難題。

　　實測表現下，光電融合芯片的係統級算力較現有的高性能芯片架構提升了數千倍。然而，如此驚人的算力，還隻是這枚芯片諸多優(you) 勢之一。

　　在研發團隊演示的智能視覺任務和交通場景計算中，光電融合芯片的係統級能效（單位能量可進行的運算數）是現有高性能芯片的400萬(wan) 餘(yu) 倍。形象地說，供現有芯片工作一小時的電量，可供它工作500多年。

　　在超低功耗下運行的光電融合芯片將有助於(yu) 大幅度改善芯片發熱問題，為(wei) 芯片的未來設計帶來全方位突破。

　　更進一步，該芯片已取得比7納米製程的高性能芯片多個(ge) 數量級的性能提升。且其所使用的材料簡單易得，造價(jia) 僅(jin) 為(wei) 後者的幾十分之一。

　　《自然》期刊特邀發表的該研究專(zhuan) 題評述指出：“或許這枚芯片的出現，會(hui) 讓新一代計算架構，比預想中早得多地進入日常生活。”

　　《光明日報》（2023年11月01日 08版）