硅光半導(dǎo)體芯片有望大幅提升計(jì)算與光通信傳輸速度

      據(jù)分析，人工智能、自動(dòng)駕駛汽車和其他需要快速處理大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)目前需要運(yùn)行現(xiàn)代先進(jìn)計(jì)算負(fù)載，而該技術(shù)可以滿足日益增長(zhǎng)的需求。

　　當(dāng)今最先進(jìn)的微處理器芯片可以包含數(shù)百億個(gè)晶體管，它們的銅互連電路在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量熱量。不過(guò)，與光子不同，電子具有質(zhì)量和電荷——當(dāng)它們流經(jīng)金屬或半導(dǎo)體材料時(shí)，會(huì)被硅和金屬原子散射，使它們振動(dòng)并產(chǎn)生熱量。因此，提供給微處理器的大部分電力都被浪費(fèi)了。

　　未來(lái)如果計(jì)算機(jī)用光子而不是電子來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，它們的性能會(huì)更好，消耗的能量也會(huì)更少。使用光傳輸數(shù)據(jù)在處理器芯片和它們之間的聯(lián)系，將有望大幅提高計(jì)算機(jī)的速度(片上速度和到通信速度)，并減少需要獲得授權(quán)的操作步驟流程，有望帶來(lái)更快、更強(qiáng)大、更高效的計(jì)算機(jī)。

　　來(lái)自eMarketer的一份最新調(diào)研顯示，越來(lái)越多的公司正在開發(fā)硅光子半導(dǎo)體芯片，從而為計(jì)算機(jī)等設(shè)備提供更快的速度、更大的功率并提高運(yùn)行效率。

　　據(jù)分析，人工智能、自動(dòng)駕駛汽車和其他需要快速處理大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)目前需要運(yùn)行現(xiàn)代先進(jìn)計(jì)算負(fù)載，而該技術(shù)可以滿足日益增長(zhǎng)的需求。

　　光子學(xué)領(lǐng)域的一家公司Luminous Computing已經(jīng)在A輪融資中籌集到了1.05億美元，投資者中包括比爾·蓋茨(Bill Gates)。據(jù)the Next Platform公司最近透露，它計(jì)劃使用基于光的技術(shù)建造一臺(tái)AI超級(jí)計(jì)算機(jī)。當(dāng)下，超算是機(jī)構(gòu)和國(guó)家非常注重的產(chǎn)品，而AI+超算越來(lái)越成為一種新的計(jì)算趨勢(shì)。

　　惠普企業(yè)(HPE)與Ayar實(shí)驗(yàn)室達(dá)成了一項(xiàng)多年戰(zhàn)略合作，利用這家初創(chuàng)公司的硅光子技術(shù)。據(jù)報(bào)道，該技術(shù)可以達(dá)到電子I/O電路帶寬的1000倍，而功率只有十分之一，用于HPE Slingshot。

　　歐洲的研究人員則研發(fā)出了一種新的硅鍺發(fā)光合金，以獲得相應(yīng)的光子芯片，這將給計(jì)算機(jī)帶來(lái)革命性的變化。他們的下一步是開發(fā)一種硅兼容激光器，它將集成到電子電路中，并成為光子芯片的光源。

　　去年3月，Lightmatter公司稱計(jì)劃在今年晚些時(shí)候推出其首款基于光的人工智能芯片Envise。它將提供包含16個(gè)芯片的服務(wù)器刀片，適合傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心。

　　隨著創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)器越來(lái)越多地沖破數(shù)據(jù)瓶頸，光子學(xué)可以推進(jìn)最苛刻的技術(shù)領(lǐng)域——如AI、量子計(jì)算和自動(dòng)化。它也可能讓我們更接近家庭，以更快的物聯(lián)網(wǎng)和下載速度和更高的流質(zhì)量。

　　據(jù)Luminous首席行政官M(fèi)arcus Gomez稱，從十年前的AI型號(hào)最多有1億參數(shù)，一小時(shí)乘坐一臺(tái)電腦訓(xùn)練。如今，模型有10萬(wàn)億參數(shù)，每年需要成千上萬(wàn)的機(jī)器培養(yǎng) - 放緩，光子學(xué)可以加快訓(xùn)練的幾天。

　　由于光子學(xué)期間相較電子產(chǎn)品而言使用的能量較少，因此它也適用于AVS形態(tài)的產(chǎn)品，這必須從能量密集的激光雷達(dá)、雷達(dá)和相機(jī)，緊湊的車輛電池以及縮小范圍處理大量數(shù)據(jù)。

　　這也是哈佛和波士頓大學(xué)與Luminous達(dá)成合作的一大驅(qū)動(dòng)因素，主要是將其電光計(jì)算解決方案應(yīng)用于自動(dòng)駕駛方面的問(wèn)題。

　　近期，在俄烏沖突以及新冠疫情的雙重影響下，半導(dǎo)體與芯片行業(yè)也遭受牽連。據(jù)悉，這可能會(huì)對(duì)烏克蘭供應(yīng)半導(dǎo)體生產(chǎn)所需的原材料氣體氖、氬、氪和氙的長(zhǎng)期能力產(chǎn)生負(fù)面影響。預(yù)計(jì)這場(chǎng)沖突也會(huì)影響到光電子行業(yè)，不利于它的前景。

　　Luminous計(jì)劃在24個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)其系統(tǒng)設(shè)備上市銷售，但這可能會(huì)推遲，除非采取措施回收和回收氖氣(neon gas)或更有效地使用它。

　　光子學(xué)在芯片與電子行業(yè)的應(yīng)用讓人期待。一方面，光子學(xué)可能會(huì)顛覆電子行業(yè);但另一方面，它的新穎性加上供應(yīng)鏈的挑戰(zhàn)可能會(huì)延緩應(yīng)用。