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算力提升3000倍!全模拟光电芯片如何“挣脱”摩尔定律?

来源:光明网2023-11-09 13:51
  1965年,英特尔创始人之一戈登·摩尔提出影响芯片行业半个多世纪的“摩尔定律”:预言每隔约两年,集成电路可容纳的晶体管数目便增加一倍。不过,随着晶体管尺寸接近物理极限,近十年内摩尔定律已放缓甚至面临失效。

  日前,来自清华大学自动化系的戴琼海院士、吴嘉敏助理教授和电子工程系的方璐副教授、乔飞副研究员经过联合攻关,提出了一种“挣脱”摩尔定律的全新计算架构:光电模拟芯片,算力达到目前高性能商用芯片的3000余倍。

  这是什么概念?如果用交通工具的运行时间来类比芯片中信息流计算的时间,那么这枚芯片的出现,相当于将京广高铁8小时的运行时间缩短到8秒钟。

  能有这样惊人的算力,是因为芯片创造性的采用了光电深度融合计算框架,从最本质的物理原理出发,结合了基于电磁波空间传播的光计算与基于基尔霍夫定律的纯模拟电子计算,“挣脱”了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,在一枚芯片上突破大规模计算单元集成、高效非线性、高速光电接口三个国际难题。

  而且,算力还只是这枚芯片的诸多优势之一。在研发团队演示的智能视觉任务和交通场景计算中,这枚芯片的系统级能效是现有高性能芯片的400万余倍。形象地说,就是现有芯片工作一小时的电量,可以让它工作500多年。这样的超低功耗,不仅将有助于大幅度改善芯片的发热问题,同时,也能为芯片的未来设计带来全方位突破。

  还有,这枚芯片已经取得了比7纳米制程的高性能芯片多个数量级的性能提升,使用的材料简单易得,造价仅仅是后者的几十分之一。

  梦想正在照进现实。《自然》期刊特邀发表的该研究专题评述表示,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。

  策划文案:宋雅娟 肖春芳

  制作:侯思雨(实习)

[ 责编:林佳欣 ]
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