戍天九思：“玉衡+太极”双芯片:有望打造全新“上帝之眼...

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　　据10月15日《科技日报》报道，清华大学电子工程系方璐教授团队在智能光子领域取得重大突破，成功研制出全球首款亚埃米级快照光谱成像芯片“玉衡”，其光谱成像分辨能力较以往提升了100倍，标志着我国智能光子技术在高精度成像测量领域迈上新台阶。相关研究成果在线发表于学术期刊《自然》。

　　两年来，方璐教授团队成功研制了“太极+玉衡”两颗全球首款高端光芯片，玉衡负责“看得清”，太极负责“算得快”，中国有望打造全新的“上帝之眼”！

　　玉衡芯片“架构—材料—指标”三位一体创新

　　玉衡用“电光可重构计算成像”架构，首次在芯片尺度上同时实现“亚埃米级光谱分辨率、千万像素级空间分辨率、快照式成像”，打破了高分辨与高通量不可兼得的 60 年瓶颈，为天文、遥感、机器视觉提供了微型化、可量产的“光谱上帝之眼”，必将带来一场感知革命！

　　一是架构创新——可重构计算光学成像。传统高分辨光谱仪必须依赖体积庞大的色散元件（棱镜/光栅）+机械扫描，分辨率与通量成反比。团队首次把“物理分光”转化为“光子调制+计算重建”，用一片可电调的重构掩膜替代固定色散元件，实现“软件可定义”的光谱成像。

　　二是材料创新——铌酸锂薄膜电光重构。在硅基芯片上异质集成铌酸锂薄膜，利用其 30 pm V?? 的电光系数，实现兆赫兹速率的高速光谱调制；同时通过随机干涉掩膜生成高维稀疏编码，把光谱信息“锁”进每一次快照，后续用轻量级算法秒级重建，实现“快照即全谱”。

　　三是指标创新——亚埃米级快照光谱成像。体积仅 2 cm×2 cm×0.5 cm，重量小于5 克；400–1000 nm 宽波段内光谱分辨率 0.01 ?（亚埃米级），空间分辨率千万像素；单次曝光即可输出“全空间+全光谱”数据立方，成像通量较传统方案提升两个数量级，R=12 000的光谱分辨能力把银河系千亿恒星巡天周期从“几千年”缩到“十年以内”。

　　太极-II——全球最高能效的智能光计算芯片

　　方璐教授团队2024年8月研制的太极-II芯片，相关科研成果成功登上《自然》。

　　算力：160 TOPS/W，比顶级 7 nm GPU 能效高 100 倍，面积效率 879 TMACS/mm?。

　　架构：分布式广度光计算+全前向智能训练，无需传统电域反向传播，即可原位完成大规模神经网络训练。

　　用途：千类物体识别、跨模态内容生成、大模型光训练、超高频实时信号处理等 AI 任务。

　　意义：让“光计算”从实验室走向可编程、可扩展的通用算力平台，为后摩尔时代提供一条低功耗突围路径。

　　“玉衡+太极”融合打造“上帝之眼”

　　玉衡负责“感知”——像眼睛一样把物理世界的高维光信息一次性捕获。

　　太极负责“认知”——像大脑一样用光速完成 AI 推理/训练，无需把海量原始数据搬回电子芯片。

　　若两款芯片的光子集成工艺进一步兼容，有望在同一载荷内实现“光谱感知 + AI 解译”的一体化，理论上可把对地观测、天文巡天、自动驾驶等场景的功耗和体积降低一两个数量级，同时把分辨率/时效性提升一两个数量级，有望重塑从遥感卫星到智能终端的“视觉+AI”全链路，为国产高端芯片打开一条换道超车的新赛道。