“當(dāng)前,隨著AI繁榮發(fā)展,需處理的數(shù)據(jù)呈爆炸式增長,對算力需求呈指數(shù)增長。目前的電子芯片集成技術(shù)逐步接近物理極限,光子集成技術(shù)有了無限的前景?!比珖f(xié)委員、中國電子科技集團公司高級專家徐晉接受記者采訪時呼吁,要把光電融合設(shè)計、光電混合計算納入國家發(fā)展戰(zhàn)略,進一步重視光子技術(shù)的研發(fā)。
徐晉分析說,盡管電子芯片集成度越來越高、架構(gòu)越來越優(yōu)化、能力越來越強,但由一個個電子開關(guān)執(zhí)行基本邏輯運算的構(gòu)成本質(zhì)無法改變,并且集成密度受電子基本物理特性的制約,面臨功耗墻、速度墻阻礙,逐漸接近極限,無法超越,將越來越不能滿足AI不斷演進對算力的需求。但AI計算中包含大量的對算力要求高但算法較為簡單的矩陣運算,可以利用光在通過可調(diào)介質(zhì)傳輸時瞬間完成,且能量消耗幾乎可忽略不計(若不考慮光電、電光轉(zhuǎn)換功耗),現(xiàn)已有探索通過光電混合設(shè)計方式來實現(xiàn)AI計算,光計算有望在一定程度上解決AI領(lǐng)域中對算力的急切需求。
“2023年,牛津大學(xué)團隊介紹了一種集成光子-電子硬件,利用光進行高維數(shù)據(jù)處理,滿足AI任務(wù)不斷升級的需求,能將并行計算能力提升數(shù)百至數(shù)千倍;清華大學(xué)開發(fā)了一款光電融合芯片,在復(fù)雜智能視覺任務(wù)中,算力達到目前高性能商用芯片的3000余倍,能效提升四百萬倍?!毙鞎x分析說,國際上,隨著各大高校以及微軟、IBM等產(chǎn)業(yè)巨頭在光計算領(lǐng)域成果的發(fā)布,光計算技術(shù)的認可度逐步提升。我國諸多研究所和大學(xué)都進行了長期研究,國內(nèi)現(xiàn)有250余所大學(xué)開設(shè)光電信息科學(xué)與工程專業(yè),約有113萬人從事光學(xué)和光子學(xué)元件設(shè)計制造,占全球就業(yè)人數(shù)的近1/3。國家針對光子集成技術(shù)也實施了一系列重大研究計劃,取得了很大的成就。
“這是一個全新的、專業(yè)涉及面廣、理論和技術(shù)要求高的行業(yè),全球光子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)都處在起步狀態(tài),中國與世界基本處在同一起跑線上?!毙鞎x坦言,“雖然發(fā)展?jié)摿薮?,但?dāng)前發(fā)展還存在以下突出問題:基本處于探索和局部應(yīng)用階段,系統(tǒng)規(guī)模小,產(chǎn)業(yè)鏈還未形成,對傳統(tǒng)電子計算還未產(chǎn)生競爭態(tài)勢;學(xué)科和研究碎片化,技術(shù)路線不收斂,缺乏領(lǐng)軍人才,缺乏系統(tǒng)架構(gòu)研究與設(shè)計;工藝設(shè)備的研發(fā)實力薄弱,缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的光子集成技術(shù)工藝平臺,以及芯片封裝和測試分析技術(shù)落后等問題。”
“盡快建立光電融合設(shè)計、開發(fā)、測試、應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用生態(tài)?!毙鞎x建議,整合國家在光電領(lǐng)域的優(yōu)勢發(fā)展力量,由中國科學(xué)院或中國工程院牽頭,就光電融合設(shè)計、光電混合計算的發(fā)展前景和方向,集中國家在計算機科學(xué)、微電子學(xué)、光子學(xué)、微波、數(shù)學(xué)等方向頂級專家團隊,聯(lián)合開展規(guī)劃論證,確立發(fā)展技術(shù)路線,提出發(fā)展決策建議,探索人類“追光逐芯”之路。
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