電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李彎彎）隨著AI芯片面臨算力瓶頸，用光子代替電子進(jìn)行AI計(jì)算開始問世，目前已經(jīng)有多家初創(chuàng)公司正在研究光子AI芯片，包括曦智科技、光子算數(shù)、Lightmatter、Luminous等。

與電子芯片相比，光子芯片的計(jì)算速度是其的1000倍，而且功耗僅為其百分之一。當(dāng)前用光學(xué)做計(jì)算還處于比較早期的階段，各家基本還是停留在研究和產(chǎn)品測(cè)試階段。

不過可以看到，各家公司正在積極推進(jìn)商用，啟和科技就表示今年將會(huì)推出搭載光子AI芯片的商用產(chǎn)品，光子計(jì)算無疑將成為AI芯片領(lǐng)域的另一個(gè)賽道。

看幾個(gè)例子，詳細(xì)理解什么是光子AI芯片

光子AI芯片公司Lightelligence在2019年宣布開發(fā)出世界第一款光子芯片原型板卡（Prototype），在視頻演示中，該團(tuán)隊(duì)在這個(gè)原型產(chǎn)品上成功用光子芯片運(yùn)行了Google TensoRFlow 自帶的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來處理 MNIST 數(shù)據(jù)集。

據(jù)介紹，這是一個(gè)使用計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別手寫數(shù)字的基準(zhǔn)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，也是機(jī)器學(xué)習(xí)中最著名的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集之一。在測(cè)試中，整個(gè)模型超過 95% 的運(yùn)算是在光子芯片上完成的處理。

測(cè)試結(jié)構(gòu)顯示，光子芯片處理的準(zhǔn)確率已經(jīng)接近電子芯片，在97%以上電子芯片，另外光子芯片完成矩陣乘法所用的時(shí)間是最先進(jìn)的電子芯片的 1/100 以內(nèi)。

圖片來自Lightelligence

脫胎于麻省理工學(xué)院的初創(chuàng)公司Lightmatter在今年8月份的Hot Chips 32大會(huì)上，也展示了用于通用AI加速的光子計(jì)算測(cè)試芯片。

這款處理器芯片利用硅光子和MEMS技術(shù)，以光速處理矩陣向量乘法，由毫瓦級(jí)激光光源供電，該公司表示，將于今年秋季推出其首款商用產(chǎn)品，專為數(shù)據(jù)中心AI推理工作負(fù)載而設(shè)計(jì)的搭載光子計(jì)算芯片的PCIe卡。

Lightmatter首席執(zhí)行官尼克·哈里斯表示：“我們可以利用現(xiàn)有AI數(shù)據(jù)中心，將能耗降低為原來的1/20，將物理空間減少為原來的1/5?！彼J(rèn)為，即使是在實(shí)際應(yīng)用中，該款演示的光子計(jì)算芯片將擊敗AI加速領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者——英偉達(dá)A100 GPU。

光子算數(shù)也是國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)少有的光子AI芯片賽道玩家，該公司與高校一起打造了面向服務(wù)器的光電混合AI加速計(jì)算卡，目前已完成一些定制化加速任務(wù)，包括機(jī)器學(xué)習(xí)推理、時(shí)間序列分析等特定任務(wù)。

目前光子算數(shù)已將一些光電混合AI加速計(jì)算服務(wù)器提供給機(jī)房和IDC試用與測(cè)試，接口是標(biāo)準(zhǔn)的PCIe口。此外，其服務(wù)器也與一些國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)和CPU廠商做了適配。

光子AI芯片的優(yōu)勢(shì)特別明顯，計(jì)算速度快，功耗低，空間占用少

當(dāng)前，越來越多的行業(yè)用到人工智能，而人工智能的算力瓶頸也越來越嚴(yán)重，根據(jù)OpenAI的研究顯示，訓(xùn)練最大的人工智能模型所需的計(jì)算能力每三個(gè)半月就會(huì)增長(zhǎng)一倍。

電子芯片存在耗電量大、處理速度慢等特點(diǎn)，業(yè)界一直在探索更強(qiáng)大的人工智能芯片，于是用光子替代電子進(jìn)行AI計(jì)算的想法出現(xiàn)了。

致力于開發(fā)光學(xué)芯片加速AI的初創(chuàng)公司Luminous的CEO兼聯(lián)合創(chuàng)始人MarcusGomez認(rèn)為，光可以使用激光通過芯片上被稱為波導(dǎo)的微小結(jié)構(gòu)來發(fā)射光，通過使用不同顏色的光同時(shí)利用波導(dǎo)移動(dòng)多個(gè)數(shù)據(jù)塊，可以超越傳統(tǒng)電子芯片的數(shù)據(jù)承載能力。

快速傳輸大量信息的能力說明，光學(xué)處理器非常適合處理驅(qū)動(dòng)人工智能模型的大量計(jì)算，同時(shí)，它們的耗能比電子芯片少得多。Luminous的另一位聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官M(fèi)itchellNahmias此前表示，公司的原型機(jī)可以比其他最先進(jìn)的人工智能芯片節(jié)能3個(gè)數(shù)量級(jí)。

有中科院專家此前表示，光芯片正在逐步取代傳統(tǒng)的電芯片，成為通信芯片、人工智能芯片的主流，原因在于，大量電子在高密度集成電路里運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使器件發(fā)熱，還會(huì)產(chǎn)生電磁損耗，這就影響了芯片的速度、功耗等性能。