跳脫「摩爾定律」 北京清大研發光電計算晶片算力提升三千餘倍

▲北京清大團隊研發粗一款一款名為「ACCEL」的光電計算晶片。(圖/翻攝澎湃新聞)

▲北京清大團隊研發粗一款一款名為「ACCEL」的光電計算晶片。(圖/翻攝澎湃新聞)

記者魏有德/綜合報導

北京清華大學團隊近日研發出一款名為「ACCEL」的光電計算芯片(晶片,下同),在多項複雜智能視覺任務中,達到現有高性能芯片相同準確率的同時,國際首次實測算力提升三千餘倍,能效提升四百萬餘倍,為超高性能芯片研發開闢全新路徑。

▲積體電路板,電晶體,晶片,芯片。(圖/CFP)

▲大陸晶片研製被視為「卡脖子」技術之一。(示意圖/CFP)

《澎湃新聞》報導,清華大學團隊創造性地提出純模擬電融合光芯片的架構,製成光電計算芯片。利用光計算性能優勢,突破了數據轉換速度、精度與功耗相互制約的物理瓶頸,在一枚芯片上解決了大規模集成、高效非線性、高速光電接口三個難點。

ACCEL光電計算芯片不僅成功完成交通場景判別、高分辨率圖像識別、弱光計算等實際場景中的智能視覺任務,且耗時和功耗不到目前高性能芯片的千分之一。同時,基於研發出的自適應訓練算法,該芯片僅採用百奈米級工藝精度,就可取得比先進制程芯片多個數量級的性能提升,實現性能的飛躍。

▲積體電路板,電晶體,晶片,芯片。(圖/CFP)

▲光電計算晶片可將算力提升三千餘倍。(示意圖/CFP)

相較於商用晶片上存在所謂的「摩爾定律」,也就是積體電路上可容納的電晶體數目,每隔兩年會增加一倍,代表著產業上的進程及規律。不過,隨著電晶體尺寸逐漸接近物理極限,北京清大研發的光電模擬晶片便成為擺脫摩爾定律的新道路,也成為大陸解決晶片「卡脖子」技術的關鍵之一。

據了解,光計算是一種利用光波作為載體進行資訊處理的技術。光計算具有大帶寬、低延時、低功耗等優點,提供「傳輸即計算,結構即功能」的計算架構。光計算技術研發近年受到全球關注,但在大部分已曝光的方案中,光學元件的數量會隨計算矩陣的規模呈二次增長趨勢,使得光計算晶片規模擴展面臨挑戰。

這項由清華戴瓊海院士團隊與喬飛副研究員團隊打造出的「ACCEL」光電融合芯片研究,相關成果以《面向高速視覺任務的純模擬光電計算芯片》(All-analog photo-electronic chip for high-speed vision tasks)為題發表在《Nature(自然)》期刊雜誌上。

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