據悉，近日，清華大學在全球頂級學術期刊Nature發表了其最新研究成果。消息顯示，清華大學電子工程系（方璐副教授、喬飛副研究員）與自動化系（戴瓊海院士、吳嘉敏助理教授）聯合攻關，提出了一種超越摩爾定律的全新計算架構：光電模擬芯片，算力達到目前高性能商用芯片的三千余倍。
圖片來源：期刊Nature截圖
光計算以其超高的并行度和速度，被認為是未來顛覆性計算架構的最有力競爭方案之一。清華大學攻關團隊提出的光電深度融合計算框架，從最本質的物理原理出發，結合了基于電磁波空間傳播的光計算，與基于基爾霍夫定律的純模擬電子計算，“掙脫”傳統芯片架構中數據轉換速度、精度與功耗相互制約的物理瓶頸，在一枚芯片上突破大規模計算單元集成、高效非線性、高速光電接口三個國際難題。
光電計算芯片 ACCEL 的計算原理和架構
實測表現下，光電融合芯片的系統級算力較現有的高性能芯片架構提升了數千倍。
然而，如此驚人的算力，還只是這枚芯片諸多優勢的其中之一。
在研發團隊演示的智能視覺任務和交通場景計算中，光電融合芯片的系統級能效（單位能量可進行的運算數），實測達到了74.8 Peta-OPS/W，是現有高性能芯片的四百萬余倍。形象來說，原本供現有芯片工作一小時的電量，可供它工作五百多年。
目前限制芯片集成極限的一個關鍵因素，就是過高密度帶來的散熱難題。而在超低功耗下運行的光電融合芯片將有助于大幅度改善芯片發熱問題，對芯片的未來設計帶來全方位突破。
更進一步，該芯片光學部分的加工最小線寬僅采用百納米級，而電路部分僅采用180nm CMOS工藝，已取得比7nm制程的高性能芯片多個數量級的性能提升。同時所使用的材料簡單易得，造價僅為后者的幾十分之一。可以預見隨著我國芯片加工技術不斷提升，更多新材料加入的未來，本文所展示的還只是這種顛覆性架構潛力的冰山一角。
光電融合的新型架構，不僅開辟出這項未來技術通往日常生活的一條新路徑，還對量子計算、存內計算等其他未來高效能技術與當前電子信息系統的融合，深有啟發。
