百纳米胜7纳米？中团队研发全新光电芯片 算力提升3千倍

中国清华大学研究团队近日研发出国际首个全模拟光电智能计算芯片（ACCEL），在智能视觉目标辨识任务的算力可达目前高性能商用芯片的3000多倍。（取自清华大学官网新闻稿）

中国近年积极投入芯片研发，以突破美国的科技围堵。中国清华大学研究团队近日提出光电融合的全新芯片运算框架，研发出国际首个全模拟光电智能计算芯片（ACCEL），经实测，该芯片在智能视觉目标辨识任务的算力可达目前高性能商用芯片的3000多倍，“相当于将八小时的京广高铁缩短到了8秒钟”，为超高性能芯片的研发开辟全新路径。

新华社报导，近年来，国际积极投入建构新的运算架构，发展新型人工智能运算芯片，而利用光波作为载体进行资讯处理的光计算，因高速度、低功耗等优点成为科学界研究热点。然而，计算载体从电变为光，还要取代现有电子设备实现系统级应用，面临许多难题。

为此，清华大学团队结合光计算、纯仿真电子计算等技术，突破传统芯片架构中数据转换速度、精度与功耗相互限制的实体瓶颈，提出一种全新的运算框架，可望解决大规模运算单元集成、光运算与电子信号运算的高效接口等难题。

团队成员之一、清华大学电子工程系副教授方璐指出，“我们是在全模拟信号下发挥光和电的优势，避免了模拟-数字转换问题，突破了功耗和速度的瓶颈”。

他说明，除算力优势外，在智能视觉目标识别任务，和无人系统场景计算中，ACCEL的系统级能效，意即单位能量可进行的运算数，经实测是现有高性能芯片的400万余倍，“这一超低功耗的优势将有助于改善限制芯片集成的芯片发热问题，有望为未来芯片设计带来突破”。

值得注意的是，ACCEL光学部分的加工最小线宽为“百纳米级”，方璐表示，实验结果表明，仅采用百纳米级制程精度，就可取得比先进制程芯片大幅提升的性能。同时，其所使用的材料简单易得，造价仅为后者的几十分之一。

另一名团队成员、清华大学资讯科学技术学院院长戴琼海则说，ACCEL未来可望在无人系统、工业检测和人工智能大模型等方面实现应用。目前团队仅研发出特定运算功能的光电融合原理样片，极需进一步进行具备通用功能的智能视觉运算芯片研发，以便在实际中大规模应用。

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