曦智科技推出光子计算处理器PACE：频率1GHz，性能超3080

温州彭于晏 · 发表于 2021-12-19 16:51:31

　　由沈亦晨博士创办的公司曦智科技(Lightelligence)于 12 月 16 日发布了其最新光子计算处理器 ——PACE (Photonic Arithmetic Computing Engine，光子计算引擎) 。这款处理器单个光子芯片中集成超过 1 万个光子器件，运行 1GHz 系统时钟，运行单一计算问题的速度可达目前高端 GPU(RTX 3080)的数百倍。
　　官方表示，传统的电子芯片只能通过增大面积与功耗来完成更多的计算，已逐渐无法满足日益增长的数据处理与节能要求。用光代替电解决部分计算成为了突破现有瓶颈的有效途径，光子芯片凭借高通量、低延时、低功耗等特点，或将拥有更广阔的市场发展空间。

　　PACE 处理器通过重复矩阵乘法和巧妙利用受控噪声组成的紧密回环来实现低延迟，从而生成了伊辛问题(Ising)和最大割 / 最小割问题(Max-cut / Min-cut)的高质量解决方案。
　　具体来看，这款芯片包含 64x64 的光学矩阵，核心部分由一块集成硅光芯片和一块 CMOS 微电子芯片以 3D 封装形式堆叠而成。

　　对于每个光学矩阵乘法，输入向量值首先从片上存储中提取，由数模转换器转换为模拟值，通过电子芯片和光子芯片之间的微凸点应用于相应的光调制器，形成输入光矢量。接着，输入光矢量通过光矩阵传播，产生输出光矢量，并达到一组光电探测器阵列，从而将光强转换为电流信号。最后，电信号通过微凸点返回到电子芯片，通过跨阻放大器和模数转换器返回数字域。测试显示，PACE 在某些项目的运算速度，是英伟达 RTX 3080 显卡的 350 倍。
　　曦智科技创始人兼首席执行官沈亦晨博士表示：“PACE 的发布具有里程碑式的意义：它成功验证了光子计算的优越性，为集成电路产业提供了新的发展路径。此外，它还充分展示了光子芯片与传统电子芯片无缝协同的运作方式，而这一切要归功于曦智科技光电封装团队的 3D 封装创新。”

　　PACE 处理器的另一重要技术是光互联技术。曦智科技的这项技术可以应用于多种传输介质，包括光缆、芯片、中阶层和晶圆层面集成的波导，能够实现高通量、低时延和高能效的数据传输和互联。
　　曦智科技于 2017 年成立，此前沈亦晨博士以第一作者身份在《自然–光子》期刊发表封面论文，首次将集成光子计算的新起点展示在世人面前。2019 年，曦智科技发布了全球首款光子芯片原型板卡。目前，曦智科技目前在全球拥有近 200 名全职员工，研发人员比例超过 80%，累计融资超过十亿人民币。