“當前,隨著AI繁榮發展,需處理的數據呈爆炸式增長,對算力需求呈指數增長。目前的電子芯片集成技術逐步接近物理極限,光子集成技術有了無限的前景。”全國政協委員、中國電子科技集團公司高級專家徐晉接受記者采訪時呼吁,要把光電融合設計、光電混合計算納入國家發展戰略,進一步重視光子技術的研發。
徐晉分析說,盡管電子芯片集成度越來越高、架構越來越優化、能力越來越強,但由一個個電子開關執行基本邏輯運算的構成本質無法改變,并且集成密度受電子基本物理特性的制約,面臨功耗墻、速度墻阻礙,逐漸接近極限,無法超越,將越來越不能滿足AI不斷演進對算力的需求。但AI計算中包含大量的對算力要求高但算法較為簡單的矩陣運算,可以利用光在通過可調介質傳輸時瞬間完成,且能量消耗幾乎可忽略不計(若不考慮光電、電光轉換功耗),現已有探索通過光電混合設計方式來實現AI計算,光計算有望在一定程度上解決AI領域中對算力的急切需求。
“2023年,牛津大學團隊介紹了一種集成光子-電子硬件,利用光進行高維數據處理,滿足AI任務不斷升級的需求,能將并行計算能力提升數百至數千倍;清華大學開發了一款光電融合芯片,在復雜智能視覺任務中,算力達到目前高性能商用芯片的3000余倍,能效提升四百萬倍。”徐晉分析說,國際上,隨著各大高校以及微軟、IBM等產業巨頭在光計算領域成果的發布,光計算技術的認可度逐步提升。我國諸多研究所和大學都進行了長期研究,國內現有250余所大學開設光電信息科學與工程專業,約有113萬人從事光學和光子學元件設計制造,占全球就業人數的近1/3。國家針對光子集成技術也實施了一系列重大研究計劃,取得了很大的成就。
“這是一個全新的、專業涉及面廣、理論和技術要求高的行業,全球光子技術及產業都處在起步狀態,中國與世界基本處在同一起跑線上。”徐晉坦言,“雖然發展潛力巨大,但當前發展還存在以下突出問題:基本處于探索和局部應用階段,系統規模小,產業鏈還未形成,對傳統電子計算還未產生競爭態勢;學科和研究碎片化,技術路線不收斂,缺乏領軍人才,缺乏系統架構研究與設計;工藝設備的研發實力薄弱,缺乏標準化和規范化的光子集成技術工藝平臺,以及芯片封裝和測試分析技術落后等問題。”
“盡快建立光電融合設計、開發、測試、應用技術標準,構建培養創新應用生態。”徐晉建議,整合國家在光電領域的優勢發展力量,由中國科學院或中國工程院牽頭,就光電融合設計、光電混合計算的發展前景和方向,集中國家在計算機科學、微電子學、光子學、微波、數學等方向頂級專家團隊,聯合開展規劃論證,確立發展技術路線,提出發展決策建議,探索人類“追光逐芯”之路。
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