北大常林：光子芯片有望在5~10年內(nèi)用于手機和電腦

光子芯片利用光作為信號載體，相比于傳統(tǒng)電子芯片，算力更高而能耗更低，目前主要使用于企業(yè)和大學(xué)等機構(gòu)的數(shù)據(jù)中心。“個人認(rèn)為，光子芯片有望在5-10年內(nèi)用于智能手機和電腦。”1月8日，北京大學(xué)先進集成光子芯片實驗室研究員常林在達摩院青橙學(xué)者分享會上表示。

1月8日，第6屆達摩院青橙學(xué)者分享會在浙江大學(xué)舉行，包括常林在內(nèi)的15名全國高校青年科學(xué)家登臺，從潘云鶴、邵峰、楊樹鋒等院士手里領(lǐng)過青橙獎，獲得“青橙學(xué)者”桂冠和阿里公益支持的100萬元獎金。阿里巴巴達摩院青橙獎旨在發(fā)掘?qū)�科技進步有重要推動作用的35歲以下中國青年學(xué)者，面向廣泛的科學(xué)研究領(lǐng)域，包括數(shù)學(xué)與物理類、化學(xué)與材料類、生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)類、天文與地學(xué)類、信息科學(xué)與工程類、新興交叉科學(xué)類等。

常林所在課題組于2023年首次報道了一種基于光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超高算力密度硅基集成光子處理器。研究團隊歷時3年，攻克了多波長并行光計算系統(tǒng)校準(zhǔn)和超高精度權(quán)重加載兩個世界性技術(shù)難題。憑借在硅基光電子的集成技術(shù)領(lǐng)域的國際領(lǐng)先的工作，常林獲得達摩院青橙獎。

“光子芯片和電子芯片有著完全不同的邏輯。對于電子芯片，制程（在生產(chǎn)芯片時所能達到的最小尺寸）非常重要，制程從28納米到14納米、7納米、3納米，每推進一步都要花費巨大的代價和資源。對于光子芯片，光子以光速在芯片上傳播一次，就能完成一次計算。要發(fā)展光子芯片，需要建立有別于傳統(tǒng)電子芯片的產(chǎn)業(yè)鏈。光子芯片的引入有可能會改變整個芯片產(chǎn)業(yè)的游戲規(guī)則�！背Ａ衷跁�上表示。

目前的光子芯片有幾個比較大的潛在應(yīng)用領(lǐng)域，一個是在激光雷達領(lǐng)域，特別是隨著無人駕駛的普及。成本低，同時性能可以滿足車載要求的激光雷達，顯得非常重要。另一個是光計算層面，常林希望未來可以將傳統(tǒng)的GPU與CPU之間的互聯(lián)改成用光進行互聯(lián)，這將極大地降低功耗，提升算力。

研發(fā)芯片很燒錢，需要產(chǎn)業(yè)化落地。常林表示，“我們每流一次片（流片指設(shè)計完整的芯片電路后，將其轉(zhuǎn)換為物理芯片的過程），可能就要花幾百萬，如果僅靠單純的科研經(jīng)費，難以滿足前沿研究，需要有大的產(chǎn)線設(shè)備來支持。另外要與產(chǎn)業(yè)界、投資界來對接，把業(yè)界需求反饋給我們�！�

在國外，位于美國波士頓的光子芯片創(chuàng)業(yè)公司Lightelligence，成立6年，已經(jīng)獲得約3670萬美元的投資，不包括最新在2020年獲得的最新一輪未披露金額的融資。Lightelligence的投資者包括真格基金、百度創(chuàng)投、經(jīng)緯中國、中金公司、和利資本等。另一家Luminous光子芯片公司于2019年4月種子輪就獲得比爾蓋茨等人900萬美元投資。谷歌的風(fēng)投部門花費一千五百多萬美元投資Lightmatter光子芯片公司，其光子芯片在訓(xùn)練自然語言模型BERT時速度是英偉達A100的5倍，功耗只有A100的1/6，而A100正是用來訓(xùn)練ChatGPT的芯片。

中國首條光子芯片生產(chǎn)線已于2023年正式量產(chǎn)，由中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所和中國電子科技集團公司等單位聯(lián)合研發(fā)。這也是中國芯片研發(fā)自主化的縮影。據(jù)前瞻數(shù)據(jù)庫報告，2023年1-9月中國集成電路累計進口量達到3559億個，累計下降14.6%。