硅光半導體芯片有望大幅提升計算與光通信傳輸速度

時間:2022-03-31

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導語:人工智能、自動駕駛汽車和其他需要快速處理大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)目前需要運行現(xiàn)代先進計算負載,而該技術(shù)可以滿足日益增長的需求。

  據(jù)分析,人工智能、自動駕駛汽車和其他需要快速處理大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)目前需要運行現(xiàn)代先進計算負載,而該技術(shù)可以滿足日益增長的需求。

  當今最先進的微處理器芯片可以包含數(shù)百億個晶體管,它們的銅互連電路在運行時產(chǎn)生大量熱量。不過,與光子不同,電子具有質(zhì)量和電荷——當它們流經(jīng)金屬或半導體材料時,會被硅和金屬原子散射,使它們振動并產(chǎn)生熱量。因此,提供給微處理器的大部分電力都被浪費了。

  未來如果計算機用光子而不是電子來傳輸數(shù)據(jù),它們的性能會更好,消耗的能量也會更少。使用光傳輸數(shù)據(jù)在處理器芯片和它們之間的聯(lián)系,將有望大幅提高計算機的速度(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,有望帶來更快、更強大、更高效的計算機。

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

  據(jù)分析,人工智能、自動駕駛汽車和其他需要快速處理大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)目前需要運行現(xiàn)代先進計算負載,而該技術(shù)可以滿足日益增長的需求。

  光子學領(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,它計劃使用基于光的技術(shù)建造一臺AI超級計算機。當下,超算是機構(gòu)和國家非常注重的產(chǎn)品,而AI+超算越來越成為一種新的計算趨勢。

  惠普企業(yè)(HPE)與Ayar實驗室達成了一項多年戰(zhàn)略合作,利用這家初創(chuàng)公司的硅光子技術(shù)。據(jù)報道,該技術(shù)可以達到電子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,這將給計算機帶來革命性的變化。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公司稱計劃在今年晚些時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)動器越來越多地沖破數(shù)據(jù)瓶頸,光子學可以推進最苛刻的技術(shù)領(lǐng)域——如AI、量子計算和自動化。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Marcus Gomez稱,從十年前的AI型號最多有1億參數(shù),一小時乘坐一臺電腦訓練。如今,模型有10萬億參數(shù),每年需要成千上萬的機器培養(yǎng) - 放緩,光子學可以加快訓練的幾天。

  由于光子學期間相較電子產(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、雷達和相機,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與Luminous達成合作的一大驅(qū)動因素,主要是將其電光計算解決方案應(yīng)用于自動駕駛方面的問題。

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

  Luminous計劃在24個月內(nèi)實現(xiàn)其系統(tǒng)設(shè)備上市銷售,但這可能會推遲,除非采取措施回收和回收氖氣(neon gas)或更有效地使用它。

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


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