在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，光計(jì)算技術(shù)正嶄露頭角。它以光子為信息載體，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞、交互與運(yùn)算，具備低功耗、低時(shí)延和高并行的天然優(yōu)勢(shì) 。在后摩爾時(shí)代，當(dāng)傳統(tǒng)芯片發(fā)展遭遇瓶頸，光計(jì)算成為構(gòu)建新質(zhì)算力基礎(chǔ)設(shè)施的有效途徑，為人工智能、科學(xué)計(jì)算等對(duì)算力需求龐大且能耗敏感的領(lǐng)域，提供強(qiáng)大的硬件加速支持 。

上海光機(jī)所攻克難題，“流星一號(hào)” 誕生

6 月 18 日，中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所傳來捷報(bào) 。該所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部謝鵬研究員團(tuán)隊(duì)，成功攻克 “光芯片上高密度信息并行處理” 這一棘手難題，研制出超高并行光計(jì)算集成芯片 ——“流星一號(hào)” ，并搭建起并行度 > 100 的光子計(jì)算原型驗(yàn)證系統(tǒng) 。這一成果宛如夜空中一顆璀璨流星，照亮了光計(jì)算領(lǐng)域前行的道路。

突破極限，創(chuàng)新并行計(jì)算架構(gòu)

全球科學(xué)家對(duì)光計(jì)算芯片的探索從未停止，在矩陣規(guī)模和光學(xué)主頻方面已取得諸多進(jìn)展，但也逐漸逼近工藝與物理極限，難以實(shí)現(xiàn)量級(jí)上的跨越 。在此背景下，擴(kuò)展計(jì)算并行度成為提升光計(jì)算性能的前沿方向與關(guān)鍵路徑 。上海光機(jī)所研究團(tuán)隊(duì)圍繞這一核心目標(biāo)，創(chuàng)新推出超高并行光計(jì)算架構(gòu) 。該架構(gòu)融合了芯片級(jí)多波長(zhǎng)光源、高速光交互、可編程光計(jì)算以及光電混合計(jì)算算法等多項(xiàng)前沿技術(shù) ，成功打造出全新的片上并行光計(jì)算集成芯片系統(tǒng) 。值得一提的是，該系統(tǒng)的核心光芯片全部實(shí)現(xiàn)自主研制 。

核心技術(shù)自主可控，性能卓越

在這一創(chuàng)新成果中，集成微腔光頻梳由團(tuán)隊(duì)自主研發(fā) 。其頻率間隔約 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)，為芯片穩(wěn)定供能 。同時(shí)，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，擔(dān)當(dāng)高性能并行計(jì)算核心 。高精度、大規(guī)模、可擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)板卡，通道數(shù) > 256，作為光學(xué)矩陣驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)作 。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 ，展現(xiàn)出強(qiáng)大的計(jì)算能力與高效的能耗比。

開辟新徑，邁向超級(jí)光子計(jì)算機(jī)

上海光機(jī)所此次取得的研究進(jìn)展意義重大，為突破光計(jì)算的計(jì)算密度瓶頸提供了新的解決思路，有力推動(dòng)光計(jì)算性能提升 。未來，有望基于此發(fā)展出低功耗、低時(shí)延、大算力、高速率的超級(jí)光子計(jì)算機(jī) ，為科技領(lǐng)域帶來顛覆性變革。

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