百奈米勝7奈米？中團隊研發全新光電晶片 算力提升3千倍

中國近年積極投入晶片研發，以突破美國的科技圍堵。中國清華大學研究團隊近日提出光電融合的全新晶片運算框架，研發出國際首個全類比光電智慧計算晶片（ACCEL），經實測，該晶片在智慧視覺目標辨識任務的算力可達目前高性能商用晶片的3000多倍，「相當於將八小時的京廣高鐵縮短到了8秒鐘」，為超高性能晶片的研發開闢全新路徑。

新華社報導，近年來，國際積極投入建構新的運算架構，發展新型人工智慧運算晶片，而利用光波作為載體進行資訊處理的光計算，因高速度、低功耗等優點成為科學界研究熱點。然而，計算載體從電變為光，還要取代現有電子裝置實現系統級應用，面臨許多難題。

為此，清華大學團隊結合光計算、純模擬電子計算等技術，突破傳統晶片架構中數據轉換速度、精度與功耗相互限制的實體瓶頸，提出一種全新的運算框架，可望解決大規模運算單元整合、光運算與電子訊號運算的高效介面等難題。

團隊成員之一、清華大學電子工程系副教授方璐指出，「我們是在全類比訊號下發揮光和電的優勢，避免了類比-數位轉換問題，突破了功耗和速度的瓶頸」。

他說明，除算力優勢外，在智慧視覺目標識別任務，和無人系統場景計算中，ACCEL的系統級能效，意即單位能量可進行的運算數，經實測是現有高性能晶片的400萬餘倍，「這一超低功耗的優勢將有助於改善限制晶片整合的晶片發熱問題，有望為未來晶片設計帶來突破」。

值得注意的是，ACCEL光學部分的加工最小線寬為「百奈米級」，方璐表示，實驗結果表明，僅採用百奈米級製程精度，就可取得比先進製程晶片大幅提升的性能。同時，其所使用的材料簡單易得，造價僅為後者的幾十分之一。

另一名團隊成員、清華大學資訊科學技術學院院長戴瓊海則說，ACCEL未來可望在無人系統、工業檢測和人工智慧大模型等方面實現應用。目前團隊僅研發出特定運算功能的光電融合原理樣片，極需進一步進行具備通用功能的智慧視覺運算晶片研發，以便在實際中大規模應用。