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取代矽基晶片,光子計算處理器成國内科研新方向

随着摩爾定律放緩,現有的矽基處理器性能提升逐漸面臨瓶頸,光子晶片是未來有可能取代矽基晶片的選擇之一,日前國内一家公司曦智科技釋出了新一代光子計算處理器PACE,1GHz頻率下某些運算的性能就是GPU的數百倍了。

據他們所說,其最新高性能光子計算處理器——PACE(Photonic Arithmetic Computing Engine,光子計算引擎)單個光子晶片中內建超過10000個光子器件,運作1GHz系統時鐘,運作特定循環神經網絡速度可達目前高端GPU的數百倍。

取代矽基晶片,光子計算處理器成國内科研新方向

PACE成功驗證了光子計算的優越性,是曦智科技在內建電路産業的又一重大突破。

基于光執行矩陣向量乘法時延極低的基本原理,曦智科技釋出的最新光子計算處理器PACE通過重複矩陣乘法和巧妙利用受控噪聲組成的緊密回環來實作低延遲,進而生成了伊辛問題(Ising)和最大割/最小割問題(Max-cut/Min-cut)的高品質解決方案。

PACE包含64x64的光學矩陣,核心部分由一塊內建矽光晶片和一塊CMOS微電子晶片以3D封裝形式堆疊而成。

取代矽基晶片,光子計算處理器成國内科研新方向

對于光子處理器的研究之前也報道過,比如2021年1月就有利用于光子處理器的新方法和體系結構,可加快機器學習領域的複雜數學任務的課題研究。而牛津大學的Johannes Feldman博士是該研究的主要作者,他解釋說:“利用光進行信号傳輸使處理器能夠通過波長多路複用執行并行資料處理,這導緻更高的計算密度和僅需執行許多矩陣乘法即可。與通常在低頻範圍内工作的傳統電子産品相比,光調制速度可以達到50至100GHz範圍。”

對于國内科研公司進軍光子處理器的研發,可能還有更深一層意義在于,目前我國7nm及更先進工藝制程晶片的研發與量産限制較多,成本也更高。如果更換其他計算邏輯或者改用其他制造材料基底,或許比降低制程更有效且更有自主話語權。

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