6 月 18 日消息，光計(jì)算以光子作為載體，實(shí)現(xiàn)信息傳遞、交互與計(jì)算，具有低功耗、低時(shí)延、高并行的天然優(yōu)勢(shì)，是后摩爾時(shí)代建設(shè)新質(zhì)算力基礎(chǔ)設(shè)施的有效途徑，為人工智能、科學(xué)計(jì)算、多模態(tài)融合感知、超大規(guī)模數(shù)據(jù)交換等“算力密集 + 能耗敏感”場(chǎng)景提供硬件加速。

中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所今日發(fā)文，公布了其在超高并行光計(jì)算集成芯片方面所取得的最新研究成果。

據(jù)介紹，上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部謝鵬研究員團(tuán)隊(duì)在解決“光芯片上高密度信息并行處理”難題上取得突破，研制出超高并行光計(jì)算集成芯片-“流星一號(hào)”（如下圖所示），實(shí)現(xiàn)了并行度 > 100 的光子計(jì)算原型驗(yàn)證系統(tǒng)。

▲ 超高并行光計(jì)算集成芯片-“流星一號(hào)”

上海光機(jī)所表示，全球科學(xué)家已對(duì)光計(jì)算芯片的矩陣規(guī)模、光學(xué)主頻開(kāi)展深度探索，研究進(jìn)展已呈現(xiàn)逼近工藝極限和物理極限的趨勢(shì)，難以進(jìn)一步數(shù)量級(jí)突破。因而，有效擴(kuò)展計(jì)算并行度是光計(jì)算性能提升的前沿方向，也是光計(jì)算邁向?qū)嵱玫谋赜芍贰?/p>

對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)圍繞光計(jì)算技術(shù)并行度提升，創(chuàng)新超高并行光計(jì)算架構(gòu)，融合芯片級(jí)多波長(zhǎng)光源、高速光交互、可編程光計(jì)算和光電混合計(jì)算算法等，成功研發(fā)了全新片上并行光計(jì)算集成芯片系統(tǒng)。該系統(tǒng)核心光芯片全部自主研制，包含了自主研制的集成微腔光頻梳 (頻率間隔~(yú)50GHz，輸出光譜范圍> 80nm，可支撐波長(zhǎng)復(fù)用計(jì)算通道數(shù) > 200)，作為芯片級(jí)多波長(zhǎng)光源子系統(tǒng)；自主研制的大帶寬、低時(shí)延、可重構(gòu)光計(jì)算芯片 (通光帶寬 > 40nm)，作為高性能并行計(jì)算核心；自主研制的高精度、大規(guī)模、可擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)板卡，作為光學(xué)矩陣驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng) (通道數(shù) > 256)；基于該光子集成芯片系統(tǒng)，首次驗(yàn)證了并行度 > 100 的片上光信息交互與計(jì)算原型；在 50GHz 光學(xué)主頻下，單芯片理論峰值算力 > 2560TOPS ，功耗比 > 3.2TOPS / W。

上海光機(jī)所表示，此研究進(jìn)展為突破光計(jì)算的計(jì)算密度瓶頸，提升光計(jì)算性能開(kāi)辟了新途徑，為發(fā)展低功耗、低時(shí)延、大算力、高速率的超級(jí)光子計(jì)算機(jī)帶來(lái)了可能性。

超高并行光計(jì)算架構(gòu)

“流星一號(hào)”超高并行光計(jì)算集成芯片 (實(shí)物圖)

當(dāng)?shù)貢r(shí)間 6 月 17 日，相關(guān)研究成果以封面論文形式發(fā)表在《光：快訊》上。附論文地址如下：