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        清華大學開發超高速光電計算芯片:“掙脫”摩爾定律,算力提升 3000 倍

        IT之家 10 月 30 日消息,據清華新聞網報道,清華大學自動化系戴瓊海院士、吳嘉敏助理教授與電子工程系方璐副教授、喬飛副研究員聯合攻關,提出了一種“掙脫”摩爾定律的全新計算架構:光電模擬芯片,算力達到目前高性能商用芯片的 3000 余倍。

        清華大學開發超高速光電計算芯片:“掙脫”摩爾定律,算力提升 3000 倍
        (圖片來源網絡,侵刪)

        相關成果以“高速視覺任務中的純模擬光電芯片”(All-***og photo-electronic chip for high-speed vision tasks)為題,以長文(article)形式發表在《自然》(Nature)期刊上。

        報道稱,如果用交通工具的運行時間來類比芯片中信息流計算的時間,那么這枚芯片的出現,相當于將京廣高鐵 8 小時的運行時間縮短到 8 秒鐘。

        據介紹,在這枚小小的芯片中,清華大學攻關團隊創造性地提出了光電深度融合的計算框架。從最本質的物理原理出發,結合了基于電磁波空間傳播的光計算,與基于基爾霍夫定律的純模擬電子計算,“掙脫”傳統芯片架構中數據轉換速度、精度與功耗相互制約的物理瓶頸,在一枚芯片上突破大規模計算單元集成、高效非線性、高速光電接口三個國際難題。

        實測表現下,光電融合芯片的系統級算力較現有的高性能芯片架構提升了數千倍。在研發團隊演示的智能視覺任務和交通場景計算中,光電融合芯片的系統級能效(單位能量可進行的運算數)實測達到了 74.8 Peta-OPS / W,是現有高性能芯片的 400 萬余倍。形象地說,原本供現有芯片工作一小時的電量,可供它工作 500 多年。

        更進一步,該芯片光學部分的加工最小線寬僅用百納米級,而電路部分僅用 180nm CMOS 工藝,已取得比 7 納米制程的高性能芯片多個數量級的性能提升。與此同時,其所使用的材料簡單易得,造價僅為后者的幾十分之一。

        清華大學戴瓊海院士、方璐副教授、喬飛副研究員、吳嘉敏助理教授為該文的共同通訊作者,博士生陳一彤、博士生麥麥提?那扎買提、許晗博士為共同第一作者,孟瑤博士、周天貺助理研究員、博士生李廣普、范靜濤研究員、魏琦副研究員共同參與研究。該課題得到科技部 2030“新一代人工智能”重大項目、國家自然科學基金委基礎科學中心項目等的支持。

        IT之家附論文鏈接:

        s://doi.org/10.1038/s41586-023-06558-8

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