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速率超高端 GPU 数百倍摩尔定律的来日是「光」?

发布时间: 2022-11-27 11:50:05  来源:华体会平台官网app 作者:华体会平台下载 

  自各家芯片厂商初步将芯片微缩造程行动成长重心初步,业内闭于 摩尔定律是否就疾走到止境 的计议就未休止过。

  中国工程院院士许居衍曾就下一波芯片本事前瞻大旨,针对 CMOS 和新器件、冯 · 诺伊曼架构和新兴架构陈列了四类本事对象:

  一类是硅 CMOS 本事与冯 · 诺依曼联结的 硅 · 冯 范式;一类是能进入跟 CMOS 相通的二值开闭,新器件与冯 · 诺伊曼架构的联结的 类硅 形式;其余一类是仍运用现有硅 CMOS 器件本事,但欠亨过冯 · 诺依曼架构而是通过神经突触通报,存算一体的 类脑 形式;结果一类是以新兴架构和新器件来做的 新兴 范式。

  光,可能被视为结果一类新兴范式中的一种,曾正在与电子芯片比赛中掉队。而此刻却有了新的冲破,有潜力成为后摩尔期间另辟门道、能力强劲的一员。

  本月,光子准备芯片公司曦智科技公布了其最新的高功能光子处置器,正在单个光子中集成赶上 10000 个光子器件,运转 1GHz 体例时钟,运转特定轮回神经收集速率可达目前高端 GPU 的数百倍,就充足验证了光子芯片的卓着性。

  既然光子准备付与芯片的功能提拔要远庞大于电子芯片,那么自墨子工夫就仍旧被人类挖掘的光,为何没能正在芯片范畴跑赢电子呢?

  曦智科技创始人兼 CEO 沈亦晨告诉雷峰网,实质上正在半导体方才起步时,就有光与电两种本事范式,只是成长一段时代后,悉数行业简直都掩盖到基于数字电子的准备范式上。

  一方面图灵准备的胀起,搜罗冯 · 诺依曼正在内的数字芯片架构,可能让数字芯片通过逻辑门完毕简直统统的通用准备,且行使渊博 。

  另一方面,上世纪 80 年代,基于逻辑门的光子数字准备与电子准备正在通用准备赛道上比赛时,都基于晶体管做运算,但当电晶体管跟着造程胀动延续微缩,越做越幼时,光晶体管的尺寸连续未能粉碎波长束缚,无法比 100nm 更幼,自此落败电子芯片。

  但近些年,情形产生了变化,加倍电子芯片成长至今,正在算力、数据传输和存储方面都碰到瓶颈,络续正在电子准备本事范式上寻求冲破口行动维艰 。

  算力瓶颈是第三次人为智能海潮下最常叙的题目,晶体管微缩带来的电子隧穿局面,导致优秀造程下的晶体管功耗无法进一步消重,是以极少公司寄生机于通过放大芯单方积的格式来提拔算力,但是结果却挖掘,更大的面积必要更长的铜导线,更长的铜导线爆发更多的热量,是以芯片能效比并没有跟着面积放大而取得太大提拔。

  英伟达通过电互连芯片的格式提拔算力,但受限于互连带宽,互连 100 颗芯片或板卡,只可抵达单块板块的 10 倍算力,互连作用并不高。

  而现正在,光准备的架构正在变换。AI 准备的普及也为光准备带来了更空阔的远景。咱们以为,光是最适合处分这些窘境的底层本事格式。沈亦晨给出了本身的谜底。

  光学准备全部差异于电子准备,它以光子的音讯处置为载体,依赖光硬件而非电子硬件,用光运算取代电运算,擅长疾捷并行处置高度纷乱的准备义务。

  他以为,一方面,光正在通讯范畴仍旧充足表明确本身卓着性,目前统统远隔断的通讯,搜罗数据中央中任职器之间的通讯,都是基于光纤传输,另一方面,越来越多的人为智能做线性运算,而光的插手自身即是线性工程,与电比拟有自然上风。

  这一谜底有着强有力的论证,2016 年,MIT 博士沈亦晨所正在的磋议团队打造出了首个光学体例,并正在 2017 将这一结果楬橥正在顶级期刊 Nature Photonics 杂志封面上。

  其立异有二,硬件上用光插手仪行动根本的矩阵运算单位有用庖代守旧电子晶体管,算法上开荒了一系列正在不捐躯功能前提下有用消重深度练习准备量并符合于光子芯片的算法。

  这一测验结果的公布,诱导了环球畛域内一巨额人初步闭怀光子 AI 芯片,沈亦晨自己也从 MIT 团队走向业界,树立了专一研发光子芯片闭连本事的公司曦智科技(Lightelligence)。

  公司创设一年半之时,曦智科技胜利开荒出全国第一款光子芯片原型板卡,胜利演示了用光子芯片运转 Google Tensorflow 自带的卷积神经收集模子来处置 MNIST 数据集,即利用准备机识别手写数字的基准机械练习模子处置数据集。悉数模子赶上 95% 的运算都有正在光子芯片处置实行,此原型板卡的问世向全全国表明确用光子取代电子实行 AI 准备的可行性。

  隔断这块原型板卡公布不到两年,2021 年 12 月,曦智科技又得到新进。