外媒报道,中国科学院上海光学精密机械研究所最近搞出了个大新闻——全球首款超高并行光子计算芯片诞生了!这芯片的算力有多猛?说出来能吓你一跳:理论性能达到每秒2560万亿次运算(TOPS),工作频率还跑到了50GHz。啥概念?打个比方,要是把普通电子芯片的计算速度比作自行车,这光子芯片直接骑上了火箭,快得能把你耳朵吹出风来。
那这芯片为啥这么快?关键在它的"路数"多。打个不太准确的比方,传统芯片就像单车道的高速公路,车多了就得堵;这光子芯片直接把车道拓宽到了100多条,每条车道跑不同的光数据流。原理上,它是用100多种不同波长的光当"运输车",同时传送海量数据,芯片尺寸和时钟速度没变,但数据吞吐量翻着跟头涨。核心技术是微型环形谐振器,这东西有点像光的"分拣员",能把一束激光拆成好多束独立的光数据流,每束光都有自己的"任务",跑起来还几乎不丢数据。带宽超过40纳米,信号损失小得可怜,不管是给你手机里的照片快速"贴标签"(图像识别),还是帮无人机群实时商量怎么避障,它都能轻松搞定。
更关键的是,光子传输不像电子那样"边跑边发热"。咱们平时用电脑,时间长了机身发烫,就是电子在电路里挤来挤去,摩擦生热闹的。光子靠的是光信号,基本不发热,延迟能做到极低。这对AI神经网络来说简直是福音——现在训练一个大模型,往往得花几天甚至几周,要是换成这种低延迟的光子芯片,说不定能大幅缩短时间;无人机群编队飞行、自动驾驶汽车实时避让,这些需要"秒级响应"的场景,用它也更靠谱。
差不多同一时间,上海交大的CHIPX项目也没闲着。他们启动了国内首条薄膜铌酸锂光子芯片中试线,简单说就是从实验室走向工厂的关键一步。这条线一年能生产1.2万片晶圆,芯片的调制带宽超过110GHz。啥叫中试线?就是把实验室里"能跑通"的技术,变成能稳定量产的工艺。以前光子芯片可能还在"纸上谈兵",现在有了这条线,相当于给产业界递了把"钥匙",以后要推广、商用,就有了扎实的基础。
这两项突破,一个是在"算力天花板"上捅了个窟窿,另一个是在"量产门槛"上迈过了道坎。现在全球都在抢光子芯片的赛道,美国、欧洲也在搞类似研究,但咱们的优势在于"两条腿走路"——既突破了底层计算架构,又解决了量产难题。以前总觉得光子芯片离咱们很远,现在看来,可能用不了几年,你的手机、家里的智能设备,甚至路上的自动驾驶汽车,都会悄悄用上这种"光的速度"。
有人可能会问:这光子芯片这么厉害,是不是马上就能取代电子芯片?其实还没那么快。电子芯片经过几十年发展,工艺极其成熟,从设计到制造有一整套产业链;光子芯片虽然潜力大,但在集成度、成本控制上还得下功夫。不过可以肯定的是,它肯定会先在特定领域"大显身手"——比如需要超高速计算的AI训练、需要实时处理的通信基站、需要低延迟的智能机器人,这些地方用光子芯片,效率能提升好几个数量级。
说到底,科技发展就像爬楼梯,得一步步来。这次中科院和上海交大的成果,相当于给我们在这栋"科技大楼"里又加盖了一层,还把这一层的"承重墙"加固了。以后不管是搞前沿研究还是产业应用,都多了个结实的平台。
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