財聯(lián)社6月18日訊，據(jù)中科院上海光機(jī)所今日官微消息，近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部謝鵬研究員團(tuán)隊在解決“光芯片上高密度信息并行處理”難題上取得突破，研制出超高并行光計算集成芯片-“流星一號”（如圖1所示），實現(xiàn)了并行度>100的光子計算原型驗證系統(tǒng)。

相關(guān)研究成果以《具備100波長復(fù)用能力的并行光計算》（Parallel Optical Computing Capable of 100-Wavelength Multiplexing）為題，以封面論文形式發(fā)表于《光：快訊》。

圖1.超高并行光計算集成芯片-“流星一號”

光計算以光子作為載體，實現(xiàn)信息傳遞、交互與計算，具有低功耗、低時延、高并行的天然優(yōu)勢，是后摩爾時代建設(shè)新質(zhì)算力基礎(chǔ)設(shè)施的有效途徑，為人工智能、科學(xué)計算、多模態(tài)融合感知、超大規(guī)模數(shù)據(jù)交換等“算力密集+能耗敏感”場景提供硬件加速。全球科學(xué)家已對光計算芯片的矩陣規(guī)模、光學(xué)主頻開展深度探索，研究進(jìn)展已呈現(xiàn)逼近工藝極限和物理極限的趨勢，難以進(jìn)一步數(shù)量級突破。因而，有效擴(kuò)展計算并行度是光計算性能提升的前沿方向，也是光計算邁向?qū)嵱玫谋赜芍贰?/p>

上海光機(jī)所研究團(tuán)隊圍繞光計算技術(shù)并行度提升，創(chuàng)新超高并行光計算架構(gòu)（如圖2所示），融合芯片級多波長光源、高速光交互、可編程光計算和光電混合計算算法等，成功研發(fā)了全新片上并行光計算集成芯片系統(tǒng)。該系統(tǒng)核心光芯片全部自主研制，包含了自主研制的集成微腔光頻梳(頻率間隔~50GHz，輸出光譜范圍>80nm，可支撐波長復(fù)用計算通道數(shù)>200)，作為芯片級多波長光源子系統(tǒng)；自主研制的大帶寬、低時延、可重構(gòu)光計算芯片(通光帶寬>40nm)，作為高性能并行計算核心；自主研制的高精度、大規(guī)模、可擴(kuò)展的驅(qū)動板卡，作為光學(xué)矩陣驅(qū)動子系統(tǒng)(通道數(shù)>256)；基于該光子集成芯片系統(tǒng)，首次驗證了并行度>100的片上光信息交互與計算原型；在50GHz光學(xué)主頻下，單芯片理論峰值算力>2560TOPS ，功耗比>3.2TOPS/W。

此研究進(jìn)展為突破光計算的計算密度瓶頸，提升光計算性能開辟了新途徑，為發(fā)展低功耗、低時延、大算力、高速率的超級光子計算機(jī)帶來了可能性。

圖2.超高并行光計算架構(gòu)

圖3.“流星一號”超高并行光計算集成芯片 (實物圖)