科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

來(lái)自美國(guó)哥倫比亞大學(xué)和康奈爾大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，深度融合光子技術(shù)與先進(jìn)的互補(bǔ)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(shí)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(jiān)實(shí)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(tuán)隊(duì)最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(gè)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?cái)?shù)據(jù)僅消耗120飛焦耳的卓越能效。

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

光作為一種通信媒介，能以最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，也有可能顯著擴(kuò)展計(jì)算能力。如果計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)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。

最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(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的帶寬瓶頸，促進(jìn)下一代AI計(jì)算硬件的研發(fā)，為實(shí)現(xiàn)更快、更高效的AI技術(shù)開(kāi)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(wú)法實(shí)現(xiàn)的分布式AI架構(gòu)，也將因此得以實(shí)現(xiàn)。