清華大學自動化系和電子系近日聯合研發出一種超高速光電計算芯片，算力達現有高性能芯片的3000余倍，能效是高性能芯片的400萬余倍。該成果以“高速視覺任務中的純模擬光電芯片”為題發表在《自然》期刊上。

光電芯片

“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，這枚芯片的出現，相當于將高鐵8小時的運行時間縮短到8秒鐘。”中國工程院院士、清華自動化系教授戴瓊海介紹，團隊在芯片研發中創造性地提出了光電深度融合的計算框架，擺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、高速光電接口等難題。實測表現下，芯片的系統級算力達到目前高性能芯片的3000余倍。

高超的算力，只是這枚芯片的優勢之一。在團隊演示的智能視覺任務和交通場景計算中，芯片的系統級能效實測達到了現有高性能芯片的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余年。而超低功耗運行的光電融合芯片也有助于大幅改善芯片發熱問題。此外，芯片光學部分的加工采用百納米級的最小線寬，造價相比現有高性能芯片大幅下降，性能達到多個數量級的提升。

“科幻電影《流浪地球》中，人工智能系統莫斯僅幾秒鐘便可遍歷所有拯救地球的方案。在超高性能光電芯片的研發下，影片中‘未來計算機’的誕生似乎已不再遙遠。”戴瓊海表示，光電深度融合的計算框架的開發，對量子計算、存內計算等其他未來高效能技術與當前電子信息系統的融合深有啟發。他透露，團隊目前正在持續研發，致力于將新架構真正落地到現實生活，解決國計民生的重大需求。