上海光机所团队成功研制世界首颗超高并行光计算集成芯片“流星一号”
发布时间:
2025-06-20 06:00
来源:
2025年6月,中国科学院上海光学精密机械研究所谢鹏研究员团队成功研制出世界首颗超高并行光计算集成芯片“流星一号”,首次在光芯片上实现超100并行度的光子计算,创造了领域新纪录。相关介绍如下:
- 芯片性能:该光计算芯片在50GHz光学主频下,理论峰值算力可达2560TOPS,基本对标英伟达先进GPU芯片。
- 关键技术: 研究团队提出了超高并行光子计算新架构,自主研制出具有大带宽(>40nm)、低损耗、可重构特性的光计算芯片。 采用自研芯片级微腔光频梳作为片上多波长光源子系统,输出光谱范围>80nm,可支撑波长数>200。 开发了高精度、大规模阵列光学矩阵运算驱动子系统,可扩展通道数>256。 借助创新的波分复用技术和并行光电混合计算算法,验证了超高并行光子计算模型,实现了并行度>100的并行片上光子交互与计算原型验证系统。
- 创新意义: 该系统的所有核心光芯片(包括光源芯片、光交互芯片、光计算芯片)和光矩阵驱动板卡、算法模型均实现团队完全自主研制。 实现了光芯片的高并行度计算能力,解决了光计算并行度这一关键瓶颈问题。与传统单波长光计算相比,在相同矩阵规模和光学主频的条件下,超高并行光计算通过波分复用提供超百路并行度,使算力提升2个数量级。 审稿人评价该研究成果标志着光计算系统在光谱处理和光学机器学习领域取得了重要突破。
- 应用前景:光计算凭借高主频、高并行、大带宽等天然优势,这种并行光计算架构在人工智能和数据中心等场景具有广阔应用前景,能为具身智能、神经网络、物理仿真和图像处理等领域提供高效解决方案,其低时延特性也适用于端侧小数据量但对时延性要求高的场景,如通信交换网络、无人机集群等。
- 研发团队:上海光机所博士后于潇、沙方圆、北京大学魏子淇(上海光机所实习生)为共同第一作者,上海光机所韩溪林工程师、新加坡南洋理工大学Guangwei Hu南洋助理教授和上海光机所谢鹏研究员担任共同通讯作者。谢鹏研究员2024年夏天全职加入上海光机所后,组建了以90后、00后为骨干的光芯片与光子计算团队,成员10余名,平均年龄仅28岁,汇聚了国内外高等学府的优秀人才,学科背景涵盖光学、电子学、数学、电子信息等。