半導(dǎo)體芯科技編譯

來(lái)源：EE Times

隨著人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）應(yīng)用的步伐不斷加快，預(yù)計(jì)行業(yè)和公司將日常使用這些系統(tǒng)和工具。隨著這些數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的復(fù)雜性不斷增長(zhǎng)，計(jì)算單元之間的高速傳輸和高效通信的需求變得至關(guān)重要。

這種需求引發(fā)了人們對(duì)光學(xué)互連的興趣，特別是在XPU（CPU、GPU和存儲(chǔ)）之間的短距離連接的情況下。硅光子正在成為一種有前景的技術(shù)，它可以提升性能、成本效率和熱管理能力，與傳統(tǒng)方法相比，可以從根本上改善人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的功能。

硅光子在人工智能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

互連在管理各行業(yè)不斷增長(zhǎng)的AI/ML應(yīng)用需求方面發(fā)揮著關(guān)鍵且專業(yè)的作用。這些組件需要快速交換數(shù)據(jù)并盡可能降低功耗，同時(shí)保持高計(jì)算密度。硅光子可以實(shí)現(xiàn)CPU和GPU等計(jì)算單元之間更好的通信。還可以改進(jìn)存儲(chǔ)單元，提高人工智能應(yīng)用程序的計(jì)算能力和效率。

激光集成對(duì)于在各種系統(tǒng)中生成、調(diào)制和操縱光信號(hào)至關(guān)重要。但這一直是硅光子領(lǐng)域的一個(gè)挑戰(zhàn)。

片上光互連來(lái)了

為了緊跟市場(chǎng)需求，一些公司已開始投資片上光互連，旨在實(shí)現(xiàn)從一個(gè)激光器到數(shù)百個(gè)激光器的可擴(kuò)展能力，克服傳統(tǒng)電互連帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

采用硅光子技術(shù)的短距離光互連提供了一種解決方案，能夠以低功耗實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸并提高熱效率（pj/bit）。這對(duì)于減少熱量產(chǎn)生并保持系統(tǒng)高效運(yùn)行非常重要。

此外，硅光子的集成可以創(chuàng)建更小、更密集的光子集成電路（PiC），從而促進(jìn)對(duì)AI/ML工作負(fù)載至關(guān)重要的高密度帶寬連接。異質(zhì)集成可以實(shí)現(xiàn)激光器和波導(dǎo)之間更有效的連接，從而實(shí)現(xiàn)更好的耦合并降低功耗。此外，隨著新型激光器的開發(fā)，熱效率得到了提高，通道數(shù)量和每個(gè)通道的潛在波長(zhǎng)數(shù)量也實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展性。

克服高密度帶寬連接的挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的硅光子及類似技術(shù)無(wú)法有效滿足產(chǎn)品在性能和成本方面日益增長(zhǎng)的需求。

在后端制造的情況下，公司可以節(jié)省大量運(yùn)營(yíng)支出和資本支出，無(wú)需外部耦合到無(wú)源硅光子芯片的激光器。通過(guò)在每平方英寸的硅上使用更多的通道，并將不同的有源元件組合在一起，可以降低功耗并顯著增加每個(gè)PIC的總帶寬。

在AI/ML應(yīng)用中，硅光子允許使用短程光互連在相對(duì)較短的距離內(nèi)有效地傳輸數(shù)據(jù)。在使用人工智能應(yīng)用的情況下，例如自然語(yǔ)言處理、圖像識(shí)別和自動(dòng)駕駛，需要實(shí)時(shí)處理和分析大型數(shù)據(jù)集。

快速高效地傳輸數(shù)據(jù)對(duì)于實(shí)時(shí)決策和優(yōu)化系統(tǒng)性能至關(guān)重要。硅光子能夠高速傳輸數(shù)據(jù)以及實(shí)現(xiàn)組件之間的高效通信，有助于提高該領(lǐng)域中人工智能系統(tǒng)的整體有效性和性能。

通過(guò)利用硅光子技術(shù)，公司能夠優(yōu)化其人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)并釋放更強(qiáng)大的計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確和更靈敏的結(jié)果。

硅光子在人工智能領(lǐng)域的未來(lái)前景

硅光子在AI領(lǐng)域的前景十分廣闊。由于硅光子具有變革人工智能算法并進(jìn)一步提高人工智能系統(tǒng)功能的潛力，在人工智能中使用硅光子可以開發(fā)更智能的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以處理復(fù)雜的任務(wù)，并提高性能和效率。

隨著架構(gòu)師進(jìn)一步發(fā)展人工智能網(wǎng)絡(luò)，硅光子與異構(gòu)集成將改變交換層，取代傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)包交換。這將在所需的互連密度下實(shí)現(xiàn)更低的延遲和功耗。

相信硅光子將成為未來(lái)人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，與傳統(tǒng)的電信號(hào)解決方案相比具有顯著的優(yōu)勢(shì)。這反過(guò)來(lái)又可以突破人工智能領(lǐng)域的可能界限。

審核編輯 黃宇