戍天九思：全球首个！中国全模拟光电智能计算芯片正弯...

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　　根据11月3日新华社报道，我国科学家研制出首个全模拟光电智能计算芯片。经长期联合攻关，清华大学研究团队突破传统芯片的物理瓶颈，创造性提出光电融合的全新计算框架，并研制出国际首个全模拟光电智能计算芯片（简称ACCEL）。经实测，该芯片在智能视觉目标识别任务方面的算力可达目前高性能商用芯片的3000余倍，为超高性能芯片的研发开辟全新路径。相关成果以“高速视觉任务中的纯模拟光电芯片”为题，以长文形式发表在10月26日《自然》期刊上。

　　综合多家官媒报道，笔者认为，这是中国芯片研发最伟大的弯道超车，标志着中国成功探索并走通光电芯片新赛道，必将从数字根技术上彻底解决芯片卡脖子问题！

　　突破三大难题：算力首次超越传统先进芯片

　　近年来，传统电子芯片因算力墙和功耗墙的原因已接近摩尔定律的极限，如何构建新的计算架构，发展新型人工智能计算芯片，是国际关注的前沿热点。利用光波作为载体进行信息处理的光计算，因高速度、低功耗等优点成为科学界研究热点。可是，芯片计算架构从电变为光，还要替代现有电子器件实现系统级应用，面临三大难题。

　　一是如何在一枚芯片上集成大规模的计算单元，并且约束误差累计程度。

　　二是如何实现高速高效的片上非线性。

　　三是为兼容目前以电子信号为主体的信息社会，如何提供光计算与电子信号计算的高效接口。

　　为此，清华大学信息科学技术学院院长戴琼海院士、自动化系助理教授吴嘉敏，以及电子工程系副教授方璐、副研究员乔飞，结合光计算、纯模拟电子计算等技术，突破传统芯片架构中数据转换速度、精度与功耗相互制约的物理瓶颈，提出一种全新的计算框架，在一枚芯片上集中解决了上述三大国际难题。

　　方璐表示，“我们是在全模拟信号下发挥光和电的优势，避免了模拟-数字转换问题，突破了功耗和速度的瓶颈。”该芯片在智能视觉目标识别任务方面的算力可达目前高性能商用芯片的3000余倍，能效提升400万余倍。

　　这是全球首款有通用潜力的芯片算力第一次超越传统先进芯片！此前，虽然中国研发的量子芯片算力实现了量子称霸，但通用性欠佳；中国研发的全球首款存算一体芯片通用性虽好，但其算力不及传统先进芯片。只有这种全模拟光电智能计算芯片算力又强又有通用潜力，最有希望取代传统电子芯片，成为未来通用芯片。虽然目前清华团队还只研制出特定计算功能的光电融合原理样片，但是，探路成功了，方向明确了，很快就能研发出具备通用功能的智能视觉计算芯片。

　　光电芯片有四大优势可彻底解决芯片卡脖子问题

　　光电芯片是采用光波作为信息传输和数据运算载体的芯片，区别于传统芯片将电流信号作为信息载体。具有四大优势：

　　一是算力大。光电芯片的计算速度理论是电子芯片的三个数量级以上，即1000倍以上。目前，单个电子芯片的计算速度大约是7.8TFlops，而此前认为光电芯片的计算速度大概是3200TFlops。

　　二是功耗低。光电芯片的功耗仅为电子芯片的百分之一，单位电子芯片和耗电量大概300W，此前认为对应的光电芯片的耗电量大概为4W。

　　三是抗干扰强。光信号比电信号具有更强抗电磁干扰能力，光电芯片不易受干扰。

　　四是工艺简单成本低。高端电子芯片要使用先进极紫外光刻机（EUV），而光电芯片不需要高精度光刻机。目前，我国已量产的28纳米深紫外光刻机足矣。这次清华用180纳米制程就取得了比传统7纳米制程的电子芯片高3000多倍的算力。而且其所使用的材料简单易得，造价仅为后者的几十分之一。

　　美国的危机感来了！

　　美国是光电子领域起步最早也是发展最好的国家，1991年美国便成立了“美国光电子产业振兴会”，以引导资本和各方力量进入光电子领域。2014年，美国又建立了“国家光子计划”产业联盟，明确将支持发展光学与光子基础研究与早期应用研究计划开发。欧洲和日本也在跟进，中国大概在2010年才开始入局光电芯片赛道。目前，全球光电芯片产业链已逐渐成熟，英特尔、思科、英伟达是行业领头羊，中国华为也后来居上。

　　据国际知名市场调研公司Yole统计，全球光电芯片市场中，美国、中国和日本的市场份额分别为45%、40%和8%。其中，中国主要占据中低端光电芯片市场，全球前10大光电芯片生产企业中，中国企业占5席。

　　《自然》杂志特邀发表的该研究专题评述指出，“或许这枚芯片的出现，会让新一代计算架构，比预想中早得多地进入日常生活”。

　　清华大学戴琼海院士说：“开发出人工智能时代的全新计算架构是一座高峰，而将新架构真正落地到现实生活，解决国计民生的重大需求，是更重要的攻关，也是我们的责任。”

　　下一步，一旦研发出具备通用功能的智能视觉计算芯片，该芯片可望在无人系统、工业检测和人工智能大模型等方面实现应用，市场应用前景广泛，有利于中国在光电芯片领域超越美国，必将助力中国赢得算力革命、数字经济时代！

　　最近，英伟达创始人、首席执行官黄仁勋发表最新预言：计算技术将会每十年进步一百万倍，只需2年，英伟达甚至整个行业就会面目全非。其判断依据，60年来首次看到两项技术转型同时发生：人工智能与计算。

　　山雨欲来风满楼！算力革命加速走来，黄仁勋率先感到了危机！英伟达时代或将落幕，中国的算力时代来了！

　　美国步步升级对华芯片战，倒逼中国另起炉灶，中国正取得存算一体芯片、全模拟光电智能计算芯片、量子芯片等根技术的重大突破，中国正越打越强！