清华大学研究超高速光电模拟芯片:“挣脱”摩尔定律,算力提升 3000 倍
清华大学自动化系戴琼海院士、吴嘉敏助理教授与电子工程系方璐副教授、乔飞副研究员联合攻关,提出了一种“挣脱”摩尔定律的全新计算架构:光电模拟芯片,算力达到目前高性能商用芯片的3000余倍。相关成果以“高速视觉任务中的纯模拟光电芯片”(All-analog photo-electronic chip for high-speed vision tasks)为题,以长文(article)形式发表在《自然》(Nature)期刊上。如果用交通工具的运行时间来类比芯片中信息流计算的时间,那么这枚芯片的出现,相当于将京广高铁8小时的运行时间缩短到8秒钟。
在这枚小小的芯片中,清华大学攻关团队创造性地提出了光电深度融合的计算框架。从最本质的物理原理出发,结合了基于电磁波空间传播的光计算,与基于基尔霍夫定律的纯模拟电子计算,“挣脱”传统芯片架构中数据转换速度、精度与功耗相互制约的物理瓶颈,在一枚芯片上突破大规模计算单元集成、高效非线性、高速光电接口三个国际难题。
实测表现下,光电融合芯片的系统级算力较现有的高性能芯片架构提升了数千倍。然而,如此惊人的算力,还只是这枚芯片诸多优势的其中之一。
在研发团队演示的智能视觉任务和交通场景计算中,光电融合芯片的系统级能效(单位能量可进行的运算数)实测达到了74.8 Peta-OPS/W,是现有高性能芯片的400万余倍。形象地说,原本供现有芯片工作一小时的电量,可供它工作500多年。
—— 清华大学新闻