電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）光電混合計算卡，作為融合光學(xué)與電子學(xué)技術(shù)的高性能計算設(shè)備，借助光信號與電信號的協(xié)同處理，打破了傳統(tǒng)電子芯片的物理限制，為人工智能、科學(xué)計算等領(lǐng)域開創(chuàng)了全新的算力模式。

近日，曦智科技正式推出全新光電混合計算卡 “曦智天樞”。曦智科技創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官沈亦晨博士在發(fā)布會上表示：“曦智天樞首次成功將光電混合計算應(yīng)用于復(fù)雜的商業(yè)化模型，這是曦智科技在光電混合算力技術(shù)產(chǎn)品化與商業(yè)化進(jìn)程中的重大突破。我們堅信，光電混合技術(shù)將為人工智能、大語言模型、智能制造等領(lǐng)域帶來算力革新?！?

曦智科技創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官沈亦晨博士

光子計算效率和能力的全面進(jìn)化?

當(dāng)前，全球光芯片行業(yè)展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。?a target="_blank">通信行業(yè)研究機(jī)構(gòu) LightCounting 在一份報告中分析稱，光通信芯片組市場預(yù)計在 2025 年至 2030 年間將以 17% 的年復(fù)合增長率（CAGR）增長，總銷售額將從 2024 年的約 35 億美元增長至 2030 年的超 110 億美元。

然而，現(xiàn)階段光芯片市場主要集中于光通信應(yīng)用，光電融合計算芯片和算力卡應(yīng)用大多仍處于探索階段，此前尚未在復(fù)雜商業(yè)應(yīng)用中實現(xiàn)落地。隨著摩爾定律發(fā)展速度放緩，光電融合計算受到的關(guān)注度顯著提高，政策、資本和企業(yè)紛紛發(fā)力，加快光電混合計算的落地進(jìn)程。

曦智天樞是一款深度融合光芯片與電芯片優(yōu)勢，并采用 3D 先進(jìn)封裝技術(shù)的可編程光電混合計算卡。與前代產(chǎn)品相比，該產(chǎn)品在光電集成度、光子矩陣規(guī)模、精度、可編程性等方面實現(xiàn)了顯著的性能提升。

曦智天樞的核心由 128x128 光學(xué)矩陣乘法器的光學(xué)處理單元和電學(xué)專用集成電路構(gòu)成。與上一代光子計算處理器相比，天樞的光子芯片面積、光學(xué)矩陣規(guī)模均是此前的4 倍，器件尺寸進(jìn)一步縮小，器件集成數(shù)也從16000多個提升到4萬余個。相較于曦智科技 2021 年發(fā)布的光子計算處理器 PACE，天樞在光計算精度上實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，通過優(yōu)化向量調(diào)制器設(shè)計，輸出精度提升至 8bit，使其能夠廣泛應(yīng)用于科學(xué)計算、圖像處理、人工智能等對精度要求較高的領(lǐng)域。

光電混合計算卡的關(guān)鍵在于光學(xué)處理單元（OPU）與電學(xué)專用集成電路（ASIC）的深度協(xié)作。曦智科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席技術(shù)官孟懷宇博士表示，與上一代產(chǎn)品相比，天樞在處理器方面進(jìn)行了升級，采用了 OPU+ASIC 光電混合處理器。光子芯片的性能提升與光子矩陣規(guī)模、主頻速率和波長數(shù)量等參數(shù)相關(guān)，而不依賴于晶體管密度及芯片制程的提升。同時，為使產(chǎn)業(yè)界對光電混合計算芯片有更統(tǒng)一、客觀的認(rèn)識，孟懷宇博士首次對外提出了等效光算力（EOPP：Effective Optical Processing Power）標(biāo)準(zhǔn)。這是一種綜合考慮矩陣規(guī)模、輸出精度、權(quán)重刷新速度等因素的算力評價方法，相較于當(dāng)前主流的電芯片指標(biāo)計算方法，更符合光計算的原理和特點(diǎn)。

曦智科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席技術(shù)官孟懷宇博士

按照孟懷宇博士的闡述，等效光算力（EOPP） = 峰值算力 (TOPs) × 2^輸出精度× 權(quán)重刷新（GHz）。

天樞采用 Flip-chip + TSV 先進(jìn)封裝工藝。其中，TSV 能夠大幅縮短電流路徑，降低傳輸延時；TSV 也能減少電阻和電感，進(jìn)而降低電壓，提升散熱能力，確保電源更穩(wěn)定、高效地供應(yīng)到芯片的各個部分，提高了光電芯片的互連密度，節(jié)省了芯片面積。Flip-chip 極大地提高了光電芯片間的互連密度，縮短了互連線長度，從而降低了信號延遲并提升了數(shù)據(jù)傳輸速度。

同時，天樞提供豐富的軟件支持：?
·算子庫包含 RVV（RiscV Vector）算子、電矩陣（dMAC）加速算子、光矩陣（oMAC）加速算子，以及非AI算子，支持 CV 類和 LLM 類模型；?
·軟件棧與主流框架如 Pytorch 和 ONNX 深度集成，用戶可通過軟件棧直接利用天樞的光矩陣和電矩陣加速單元對模型和算法進(jìn)行加速與驗證；?
·提供曦智光模擬器，為用戶提供便捷的光計算單元構(gòu)建與仿真模擬功能，在模擬器上開發(fā)算力能夠獲得真實的精度。

讓光電混合回歸理性發(fā)展軌道?

在曦智天樞發(fā)布之前，光電混合計算行業(yè)的發(fā)展不夠務(wù)實。正如沈亦晨博士所說，天樞的發(fā)布證明了光電混合計算是一條可實現(xiàn)商業(yè)落地的賽道，且已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)落地。目前，天樞在各項指標(biāo)、集成器件數(shù)量、算力以及整體帶寬方面，已能夠運(yùn)行商業(yè)化應(yīng)用。

然而，此前光電混合計算行業(yè)的主要關(guān)注點(diǎn)是實現(xiàn)比電計算快千倍、萬倍的峰值計算，但這種計算提升忽略了落地應(yīng)用中極為重要的算力精度，以及光子矩陣計算落地所需的可編程性。而天樞在實現(xiàn)數(shù)倍計算性能提升的同時，兼顧了這兩方面。

曦智科技首席運(yùn)營官王瀧表示：“天樞的誕生，是曦智科技硅光、數(shù)字、模擬、封裝、系統(tǒng)、軟件等團(tuán)隊協(xié)同努力的成果。我們期待更多開發(fā)者和生態(tài)伙伴，借助天樞與我們一同探索光電混合算力更廣闊的應(yīng)用場景，共同朝著光電混合算力商業(yè)化的方向邁進(jìn)。”?

結(jié)語?

曦智科技天樞光電混合計算卡的問世，標(biāo)志著光電融合技術(shù)正式從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。這一突破不僅驗證了光子計算在復(fù)雜模型中的工程可行性，更憑借 8bit 精度、等效光算力標(biāo)準(zhǔn)和 3D 封裝技術(shù)，重塑了行業(yè)對光計算的認(rèn)知框架，開創(chuàng)了光電混合計算領(lǐng)域的全新范式。?