1965年，英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾提出影響芯片行業(yè)半個(gè)多世紀(jì)的“摩爾定律”：預(yù)言每隔約兩年，集成電路可容納的晶體管數(shù)目便增加一倍。清華大學(xué)自動(dòng)化系戴瓊海院士團(tuán)隊(duì)提出了一種“掙脫”摩爾定律的全新計(jì)算架構(gòu)：光電模擬芯片，視覺(jué)任務(wù)中實(shí)測(cè)，算力達(dá)到目前高性能商用芯片的3000余倍。

光電計(jì)算芯片ACCEL的計(jì)算原理和芯片架構(gòu)。圖片來(lái)源：《自然》雜志

據(jù)了解ACCEL芯片的光學(xué)芯片部分只要采用百納米級(jí)別工藝，而電路部分更是可以采用180納米CMOS工藝就能生產(chǎn)這種芯片，用如此落后的工藝卻能將芯片性能提升3000倍，與當(dāng)前的7納米工藝芯片性能相當(dāng)。

尤為難得的是用如此落后的工藝，卻能擁有超低的功耗，它的功耗只有現(xiàn)有硅基芯片的400萬(wàn)分之一，這樣的超低功耗對(duì)于芯片行業(yè)具有極為重要的意義。

耗電已成為當(dāng)下數(shù)據(jù)中心最頭疼的問(wèn)題，據(jù)分析數(shù)據(jù)指出數(shù)據(jù)中心的電力當(dāng)中有七成耗電浪費(fèi)在芯片發(fā)熱以及為散熱而建設(shè)的空調(diào)系統(tǒng)上，為了降低電力消耗，微軟將數(shù)據(jù)中心建在海底，F(xiàn)acebook將數(shù)據(jù)中心建設(shè)在北極圈。

ACCEL芯片的超低功耗，可以大幅降低耗電量，一旦這種芯片實(shí)現(xiàn)商用，數(shù)據(jù)中心將無(wú)需再建設(shè)空調(diào)系統(tǒng)，也無(wú)需再選擇在低溫的北極圈建設(shè)，而且還能大幅節(jié)省數(shù)據(jù)中心占用的土地。

目前限制芯片集成極限的一個(gè)關(guān)鍵因素，就是過(guò)高密度帶來(lái)的散熱難題。而在超低功耗下運(yùn)行的光電融合芯片將有助于大幅度改善芯片發(fā)熱問(wèn)題，為芯片的未來(lái)設(shè)計(jì)帶來(lái)全方位突破。

更進(jìn)一步，該芯片光學(xué)部分的加工最小線寬僅采用百納米級(jí)，而電路部分僅采用180nm CMOS工藝，已取得比7納米制程的高性能芯片多個(gè)數(shù)量級(jí)的性能提升。與此同時(shí)，其所使用的材料簡(jiǎn)單易得，造價(jià)僅為后者的幾十分之一。

科幻電影《流浪地球》中，人工智能系統(tǒng)Moss僅幾秒鐘便可遍歷所有拯救地球的方案。在清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出的超高性能光電芯片下，“未來(lái)計(jì)算機(jī)”的誕生似乎已不再遙遠(yuǎn)。光電融合的新型架構(gòu)，不僅開(kāi)辟出這項(xiàng)未來(lái)技術(shù)通往日常生活的一條新路徑，還對(duì)量子計(jì)算、存內(nèi)計(jì)算等其他未來(lái)高效能技術(shù)與當(dāng)前電子信息系統(tǒng)的融合深有啟發(fā)。

論文通訊作者之一戴瓊海院士介紹道：“開(kāi)發(fā)出人工智能時(shí)代的全新計(jì)算架構(gòu)是一座高峰，而將新架構(gòu)真正落地到現(xiàn)實(shí)生活，解決國(guó)計(jì)民生的重大需求，是更重要的攻關(guān)，也是我們的責(zé)任。”《自然》期刊特邀發(fā)表的該研究專(zhuān)題評(píng)述也指出，“或許這枚芯片的出現(xiàn)，會(huì)讓新一代計(jì)算架構(gòu)，比預(yù)想中早得多地進(jìn)入日常生活。”

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