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光子人工智能芯片助“中国芯”换道超车

作者:中小学教育
出处:www.lunrr.com
时间:2020-04-15

作者:李玉坤,许惠美资料来源:北京新闻发布日期:2019/1/6 9:35336009

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光子人工智能芯片帮助“中国核心”互通路线和超车

计算能力是传统芯片的1000倍,功耗仅为1%;未来可应用于自动驾驶、智能机器人、无人飞行器等领域

光子算术工程师在超净实验室测试光子人工智能芯片 本版图片/受访者提供图片

光子人工智能芯片 光子芯片比电子芯片快1000倍,但它们的功耗仅为电子芯片的1%。

计算能力是传统电子人工智能芯片的1000倍,但功耗仅为传统电子人工智能芯片的1%。清华大学、北京大学、北郊大学等大学博士生开发的光子人工智能芯片在技术上取得了许多突破,未来可广泛应用于手机、自动驾驶、智能机器人、无人机等领域。 最近,光子人工智能芯片项目位于顺义,将这项新技术推向前沿。

“芯片的设计、加工、封装和测试都在中国完成。它摆脱了对国外高工艺光刻机的依赖,是中国芯片领域换道超车的核心技术。 ”研究小组组长白冰说

具有速度快、功耗低的优点

光子人工智能芯片登陆顺义,来自清华大学、北京大学、北京交通大学等多所大学的博士生组成的创业团队。这个队是全国第一,世界第二。

组长,光子芯片的开发者之一,白冰,目前正在北京交通大学攻读通信与信息系统博士学位。 作为中国第一个研究光子计算的团队,白冰说光子芯片具有低延迟和抗电磁干扰的优点。计算能力是传统芯片的三个数量级,但功耗仅为传统芯片的1%。

整个过程可以在中国完成。

白冰说,光子人工智能芯片发展的意义在于,国内电子芯片设计领域非常强大,但核心加工环节存在很强的技术壁垒,这依赖于国外的高工艺光刻机,在成本等方面会受到限制。 光子人工智能芯片的生产过程是自主可控的,整个过程可以在中国完成,加工采用国内130纳米微电子工艺完成,摆脱了对国外高工艺光刻机的依赖,也不再需要追赶工艺流程。

“芯片的设计、加工、封装和测试都在中国完成,从而摆脱了对国外高工艺光刻机的依赖。因此,它是中国芯片领域变道超车的核心技术。 ”白冰说

白冰表示,未来的芯片将主要关注人工智能的应用和发展。 目前,光子人工智能芯片的产品部署主要集中在设备方面。预计光子芯片将于2022年应用于云

记者了解到,第三代半导体是北京高新技术产业的重要组成部分,也是顺义确定发展的三大创新产业集群之一。 目前,顺义正在规划整个产业链,第三代半导体材料和应用的71000平方米联合创新基地已于去年12月竣工 目前,中关村科技园区顺义园区管理委员会已与其团队签订合同,该项目已正式落户顺义

据报道,上海也已经开始光子芯片的布局,并计划到2021年建立一个全国硅光子芯片研发和中试基地。到2025年,大规模生产平台将实现芯片批量供应,成为国际知名的硅光子研究开发制造基地。

打消疑虑1什么是光子人工智能芯片?

白冰说光子人工智能芯片是指采用硅基光子集成技术,这种技术允许光为人工智能应用提供计算能力和高性能硬件支持 第一层是“人工智能芯片” 如果一个芯片必须运行得非常快并且省电,它的物理结构必须与软件高度匹配,以便达到相对较高的效率。 包括当前的人脸识别、自动驾驶、安全监控、人工智能金融、人工智能医疗等。实际上是人工智能算法。为了设计一种符合其特点的芯片结构,这就是人工智能芯片。

第二层是“光子” 现有的人工智能芯片都是电子芯片,在计算速度和功耗上都存在瓶颈。 光子人工智能芯片依靠硅基光子集成技术完成矩阵运算和内部与光的数据交换。 其计算过程与人工智能算法高度匹配。其计算速度高于普通电子芯片,功耗低于电子芯片。

中国科学院上海微系统研究所助理所长、上海新微系统集团总裁习覃曾介绍说,集成电路的发展已经达到摩尔定律的极限,硅光子技术是摩尔研究领域以外的发展方向之一。 通过硅光集成,光被用来代替原来的电力传输,成本可以降低到原来的十分之一甚至更低。 与传统芯片相比,“消除疑虑2”有什么优势?

白冰解释说主要有两个优势 一个优点是计算速度。光子人工智能芯片的计算速度大约是电子芯片的三个数量级,大约是电子芯片的1000倍。单个电子芯片的计算速度约为7.8触发器,而光子人工智能芯片的计算速度约为3200触发器。 第二个优势是功耗。光子人工智能芯片的功耗仅为电子芯片的1%,每单位电子芯片的功耗和功耗约为300瓦,而相应光子人工智能芯片的功耗仅为4 W

比较不同芯片在相同情况下是否有优势,应该考虑性能功耗比和每美元的计算能力。 性能功耗比(Performance per watt)是指单位瓦特提供的性能,重点是所涉及的电量,而单位美元提供的计算力则侧重于芯片的生产成本。 在这两个方面,光子人工智能芯片比电子芯片有更多的优势。

未来消除疑虑3的主要应用领域是什么?

白冰说光子人工智能芯片可以广泛应用于关键的人工智能领域,如手机、安全监控、自动驾驶、服务机器人、无人驾驶飞行器、工业物联网、企业服务器和数据中心。 例如,在分拣机器人的机械臂上安装一个摄像头,使其能够识别某样东西并控制其抓取等。

据介绍,光子人工智能芯片的发展得益于人工智能的发展。 事实上,光学计算芯片一直存在于实验室中,但它们没有很好的应用场景,不能应用于地面。 近年来,随着人工智能的兴起,人工智能的算法特性与光学芯片的物理特性完全匹配,这给了光学计算走出实验室、走向工业应用的机会。这就是这样一个过程。

余明斌,中国科学院“百人计划”专家,上海微系统研究所研究员,回国后也一直致力于硅光技术平台的建设。 他认为这是一项前瞻性技术,可能会引发一场巨大的工业革命空

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