新型光電子芯片能效和帶寬創(chuàng)紀錄

來自美國哥倫比亞大學(xué)和康奈爾大學(xué)等機構(gòu)的科學(xué)家，深度融合光子技術(shù)與先進的互補金屬氧化物半導(dǎo)體電子技術(shù)，攜手研制出一款新型三維光電子芯片。這款芯片實現(xiàn)了前所未有的數(shù)據(jù)傳輸能效及帶寬密度，為研發(fā)下一代人工智能（AI）硬件奠定了堅實基礎(chǔ)。相關(guān)研究論文發(fā)表于新一期《自然·光子學(xué)》雜志。

研究團隊新研制的這款三維芯片面積僅0.3平方毫米，其上集成了80個高密度的光子發(fā)射器和接收器，能提供800吉字節(jié)/秒的超高數(shù)據(jù)傳輸帶寬以及每傳輸1比特數(shù)據(jù)僅消耗120飛焦耳的卓越能效。

同時，新芯片的帶寬密度為5.3太字節(jié)/秒/平方毫米，遠超現(xiàn)有基準。而且，新芯片的設(shè)計架構(gòu)也與現(xiàn)有半導(dǎo)體產(chǎn)線高度兼容，有望實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

光作為一種通信媒介，能以小的能量損失傳輸大量數(shù)據(jù)。這一特性不僅引發(fā)了基于光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的互聯(lián)網(wǎng)革命，也有可能擴展計算能力。如果計算機網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點之間能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的數(shù)據(jù)通信，AI技術(shù)發(fā)展的面貌有望煥然一新。

新芯片集成了光子技術(shù)，這種超節(jié)能、高帶寬的數(shù)據(jù)通信鏈路，有望消除空間上不同計算節(jié)點之間的帶寬瓶頸，促進下一代AI計算硬件的研發(fā)，為實現(xiàn)更快、更高效的AI技術(shù)開辟了新途徑。此前由于能耗和數(shù)據(jù)傳輸存在延遲現(xiàn)象而無法實現(xiàn)的分布式AI架構(gòu)，也將因此得以實現(xiàn)。