AI计算或迎来“光的时代”

来源：新民晚报

本报讯（记者 郜阳）记者从光计算芯片公司光本位科技获悉，其正在用玻璃代替硅作为衬底来研制玻璃光计算芯片，此举将让AI计算绕过算力增长依赖先进制程、高算力必定伴随高能耗等困扰，进入“1000tops级算力和1000tops/W能效比”时代。

光本位科技研发的光计算产品主要用于AI推理场景。业内预计，到2030年推理将占AI计算总量的75%，市场规模可达2550亿美元。目前，“三岁”的光本位科技已完成五轮融资，头部VC、国内互联网巨头、上海苏州两地国资基金等三类资本争相投资。

为什么选择用玻璃代替硅？

目前，世界主流光计算公司都选择以硅为衬底制造光计算芯片。在2024世界人工智能大会上，光本位科技宣布完成首颗算力密度和算力精度均达到商用标准的光计算芯片流片，其矩阵规模为128毫米×128毫米，峰值算力超1000tops。

公司联合创始人程唐盛，曾在牛津大学攻读材料科学与工程博士，其间带领团队开发了新型相变材料，并实现了相变材料光芯片大规模集成。

为什么选择用玻璃代替硅？在程唐盛看来，这是要让光计算产品在性能上远超世界上现有用于AI推理场景的主流电计算产品，只有这样AI计算才会迎来“光的时代”。

“玻璃拥有平整性、热稳定性、宽光谱透明特性、与光波导工艺兼容性等特点，因此被视为半导体技术发展过程中取代硅中介层和有机基板的最佳材料。”程唐盛告诉记者，受限于光刻机的最大光罩尺寸，当前硅光平台可设计的光计算芯片最大尺寸为32毫米×25毫米，如若进一步提升面积，后续每一次迭代的设计和工艺难度将持续增长。

而用玻璃作为光计算芯片的衬底，通过纳米压印工艺，可以在保持芯片精度的同时，突破已有硅光平台的曝光尺寸限制，从而容纳更多的计算单元，实现单颗芯片算力的提升，并且在后续制备更大尺寸的芯片时更易解决材料翘曲、波导损耗等问题，极大减轻产品迭代的设计和工艺难度。据介绍，200毫米×200毫米的玻璃光计算芯片算力可达2600tops。

能效比方面，光本位科技利用相变材料的非易失性，实现了光计算芯片零静态功耗，只需一次电驱动即可执行完一个AI计算任务。程唐盛预测，200毫米×200毫米玻璃光计算芯片的能效比可以超过1000tops/W，相当于TPU的200倍以上。

致力于提供全栈光计算解决方案

程唐盛表示，目前光本位科技已验证完毕光波导等光学器件在玻璃上的制备工艺，波导损耗已优化至低于硅光平台水平，同步开展了大规模阵列样品制备以及相变材料的工艺优化，并且打通了上下游产业链，上游与纳米压印等厂商联合优化工艺。

除了玻璃光计算芯片，光本位科技还提出打造下一代全光计算系统——让光信号在光域内部实现反复计算与动态暂存，改变光计算只能作为“单个计算核心”的现状，令玻璃光计算芯片成为直接运行完整模型的AI计算平台。

“发展全光计算已经成为全球学术界和产业界的共识，它的核心意义是突破电计算的能耗与散热瓶颈，使超高算力与超低能耗得以兼顾。我们的最终目标，是将玻璃光计算芯片直接封装为超高性能全光计算系统，从而获得下一代AI计算技术标准的定义权，为不同类型用户提供全场景覆盖的全栈光计算解决方案。”程唐盛表示。