清华大学自动化系和电子系近日联合研发出一种超高速光电计算芯片，算力达现有高性能芯片的3000余倍，能效是高性能芯片的400万余倍。该成果以“高速视觉任务中的纯模拟光电芯片”为题发表在《自然》期刊上。

光电芯片

“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，这枚芯片的出现，相当于将高铁8小时的运行时间缩短到8秒钟。”中国工程院院士、清华自动化系教授戴琼海介绍，团队在芯片研发中创造性地提出了光电深度融合的计算框架，摆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、高速光电接口等难题。实测表现下，芯片的系统级算力达到目前高性能芯片的3000余倍。

高超的算力，只是这枚芯片的优势之一。在团队演示的智能视觉任务和交通场景计算中，芯片的系统级能效实测达到了现有高性能芯片的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余年。而超低功耗运行的光电融合芯片也有助于大幅改善芯片发热问题。此外，芯片光学部分的加工采用百纳米级的最小线宽，造价相比现有高性能芯片大幅下降，性能达到多个数量级的提升。

“科幻电影《流浪地球》中，人工智能系统莫斯仅几秒钟便可遍历所有拯救地球的方案。在超高性能光电芯片的研发下，影片中‘未来计算机’的诞生似乎已不再遥远。”戴琼海表示，光电深度融合的计算框架的开发，对量子计算、存内计算等其他未来高效能技术与当前电子信息系统的融合深有启发。他透露，团队目前正在持续研发，致力于将新架构真正落地到现实生活，解决国计民生的重大需求。