黃仁勛的愿景由中國企業(yè)來實(shí)現(xiàn)：千POPS級芯片算力時代要來了

“AI開始展現(xiàn)出思維鏈能力，這意味著AI在給出答案前，需要消耗大量的算力進(jìn)行多步推理、反思和規(guī)劃。”

在CES發(fā)布會上，英偉達(dá)CEO黃仁勛關(guān)于算力需求的話音剛落，在大洋彼岸的中國就傳來了算力技術(shù)革命突破的大新聞——玻璃光計(jì)算芯片迎來重大進(jìn)展!

或許你已經(jīng)猜到了，主角就是光本位。相信不少朋友都看到了這個新聞，近日光本位科技宣布玻璃光計(jì)算芯片研發(fā)獲重大突破，以玻璃替代硅作為芯片襯底，有望打破傳統(tǒng)硅光平臺的性能瓶頸。該芯片采用相變材料與玻璃襯底集成技術(shù)，200mm×200mm規(guī)格算力達(dá)2600POPS，是谷歌TPU的1400倍、英偉達(dá)H200（非稀疏化）的1300倍，能效比超1000TOPS/W，較傳統(tǒng)AI推理芯片提升200倍以上。

這些概念和數(shù)字可能會把讀者繞暈，這些到底是啥啥啥?為什么會被各大媒體廣泛報道?

別著急，我用1分鐘給讀者朋友把邏輯和概念厘清楚。

大家都知道，人工智能時代，不管是訓(xùn)練大模型、自動駕駛識別路況，還是手機(jī)跑復(fù)雜AI功能，都需要海量算力，算力已經(jīng)成為AI時代競爭的核心。而現(xiàn)在的硅基電子芯片(我們手機(jī)、電腦等設(shè)備用的都是硅基芯片)，電子傳輸會發(fā)熱甚者“堵車”，算力提升越來越難，這就像一條擠滿車的公路，再寬也有上限。

所以這幾年算力的提升幅度就像擠牙膏一樣，以我們熟悉的智駕行業(yè)為例，華為、理想、小鵬、蔚來等企業(yè)，算力做到了500到2000TOPS，就已經(jīng)是行業(yè)標(biāo)桿了，而且是多塊芯片疊加的結(jié)果。

聰明的你或許想到了一個方向：既然硅基芯片有這樣那樣的限制，那就想辦法實(shí)現(xiàn)光速傳輸啊!

沒錯，下一個發(fā)展方向就是光芯片。光芯片靠光子傳數(shù)據(jù)，速度快、不發(fā)熱、不干擾，能輕松實(shí)現(xiàn)超大算力。到這里或許有人要問了，那實(shí)現(xiàn)光芯片落地，需要啥材質(zhì)承載呢?這個問題困擾了全球科學(xué)家多年，試驗(yàn)了多種材料，比如磷化銦、薄膜鈮酸鋰等。直到這次光本位實(shí)現(xiàn)玻璃襯底突破，才讓業(yè)界看到這項(xiàng)技術(shù)商用的無限可能。

玻璃光芯片，相當(dāng)于給光子鋪了超順滑的專用跑道，還能搭出三維“信息立交橋”，讓更多數(shù)據(jù)同時跑，完美適配未來AI對算力的爆發(fā)式需求，這就是它的核心突破價值。

所以，光芯片相比硅芯片，壓根就不是彎道超車，而是完全換了一條賽道。

值得一提的是，這項(xiàng)突破早已不是實(shí)驗(yàn)室概念：光本位成立三年已完成五輪融資，獲得國資基金加持，第一代光電融合計(jì)算卡已拿到大模型公司訂單，第二代產(chǎn)品更是對標(biāo)英偉達(dá)旗艦。就在上周，上海市委書記陳吉寧還察看了這款玻璃光計(jì)算芯片，而上海本身就聚集了全國半壁江山集成電路創(chuàng)新資源，為技術(shù)落地提供了完善的產(chǎn)業(yè)鏈支撐。這一系列信號都說明，玻璃光芯片已經(jīng)具備大規(guī)模商用的條件。

01

錨定AI推理黃金賽道，

開啟全光時代

光本位科技的光計(jì)算產(chǎn)品，精準(zhǔn)瞄準(zhǔn)了AI產(chǎn)業(yè)的核心剛需——AI推理場景。小到語音助手的實(shí)時應(yīng)答，大到智駕系統(tǒng)的路況識別，推理貫穿了AI落地的每一個環(huán)節(jié)。

據(jù)預(yù)測，到2030年推理將占據(jù)全球AI計(jì)算總量的75%，對應(yīng)的市場規(guī)模高達(dá)2550億美元，這無疑是一片萬億級的藍(lán)海市場。

資本的嗅覺向來敏銳。在多數(shù)光計(jì)算初創(chuàng)企業(yè)還在為融資絞盡腦汁時，成立僅三年的光本位科技已完成五輪融資，頭部VC、國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)巨頭、上海蘇州兩地國資基金三類資本爭相入局。更值得關(guān)注的是，光本位并未止步于單一芯片，而是提出打造下一代全光計(jì)算系統(tǒng)的目標(biāo)。

也就是讓所有AI計(jì)算任務(wù)都通過光來完成，一舉打破算力、能效比與計(jì)算效率的三重天花板。無獨(dú)有偶，上海交通大學(xué)近期也在全光計(jì)算芯片領(lǐng)域取得突破，產(chǎn)業(yè)與學(xué)術(shù)的同頻共振，似乎正在宣告：一場堪比新能源汽車的AI算力革命，正悄然拉開序幕。

02

玻璃襯底擊穿硅基瓶頸：

1400倍算力+高能效比突破

1400倍算力、200倍能效比、存儲6.5億個計(jì)算單元……這組驚艷的數(shù)字，是玻璃光計(jì)算芯片交出的成績單，而其核心突破，正是用玻璃替代硅作為芯片襯底。

此前，全球光計(jì)算企業(yè)都選擇硅基平臺，只因它能兼容成熟的CMOS工藝，但硅的物理局限也顯而易見：芯片矩陣規(guī)模從64×64升級到128×128，足足耗時三年。

光本位聯(lián)合創(chuàng)始人程唐盛曾在牛津大學(xué)攻讀材料科學(xué)與工程博士，期間帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了新型相變材料，并實(shí)現(xiàn)了相變材料光芯片大規(guī)模集成。為什么光本位科技選擇用玻璃代替硅再次掀起科技革命?在程唐盛看來這是要讓光計(jì)算產(chǎn)品在性能上遠(yuǎn)超世界上現(xiàn)有用于AI推理場景的主流電計(jì)算產(chǎn)品，只有這樣AI計(jì)算才會迎來“光的時代”。

玻璃擁有平整性、熱穩(wěn)定性、寬光譜透明等天然優(yōu)勢，連英偉達(dá)、英特爾等巨頭都在探索用玻璃提升產(chǎn)品性能。更關(guān)鍵的是，玻璃能通過納米壓印工藝突破硅基芯片的尺寸限制。硅光芯片最大只能做到32mm×25mm，而光本位的玻璃芯片直接做到200mm×200mm，輕松容納更多計(jì)算單元。

據(jù)程唐盛介紹，200mmx200mm的玻璃光計(jì)算芯片算力可達(dá)2600POPS，是谷歌TPU的1400倍，是英偉達(dá)H200(非稀疏化)的1300倍，根據(jù)AI推理市場需求和工藝發(fā)展趨勢預(yù)測芯片尺寸仍有數(shù)倍擴(kuò)大空間。

能效比方面，光本位科技利用相變材料的非易失性實(shí)現(xiàn)了光計(jì)算芯片零靜態(tài)功耗，只需一次電驅(qū)動即可執(zhí)行完一個AI計(jì)算任務(wù)。由于玻璃的非線性光學(xué)效應(yīng)極弱，因此光的波導(dǎo)傳播損耗極低，在芯片設(shè)計(jì)時可選擇小功率的激光器，此外玻璃在介電損耗、透光率、平整性、熱穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢也能進(jìn)一步降低芯片功耗。程唐盛預(yù)測，200mm×200mm玻璃光計(jì)算芯片的能效比可以超過1000TPOS/W，相當(dāng)于TPU的200倍以上。

同時，“存算一體”架構(gòu)讓計(jì)算單元直接變身存儲單元，6.5億個單元可存儲海量模型參數(shù)，徹底打破馮·諾依曼體系的“內(nèi)存墻”，數(shù)據(jù)無需反復(fù)讀取，算力自然快到飛起。

03

玻璃光計(jì)算：

定義下一代AI算力規(guī)則

玻璃光計(jì)算芯片的突破，只是光本位科技的“第一步棋”，其終極目標(biāo)是拿下下一代AI計(jì)算技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的定義權(quán)。

目前，光本位已完成光波導(dǎo)等光學(xué)器件在玻璃上的制備驗(yàn)證，波導(dǎo)損耗甚至低于硅光平臺，還打通了上下游產(chǎn)業(yè)鏈——上游與納米壓印廠商聯(lián)合優(yōu)化工藝，下游與大企業(yè)形成“研發(fā)-應(yīng)用”雙向反饋機(jī)制，為全光計(jì)算系統(tǒng)的落地筑牢基礎(chǔ)。

所謂全光計(jì)算系統(tǒng)，就是讓光信號在光域內(nèi)完成反復(fù)計(jì)算與動態(tài)暫存，改變光計(jì)算只能做“單個計(jì)算核心”的現(xiàn)狀，使其成為能直接運(yùn)行完整大模型的計(jì)算平臺。對比傳統(tǒng)全光計(jì)算的兩種思路，玻璃方案的優(yōu)勢堪稱碾壓：它既解決了三五族平臺晶體管密度不足的問題，又突破了固定場景的應(yīng)用限制，芯片參數(shù)可根據(jù)不同模型實(shí)時調(diào)整，適配性更強(qiáng);同時，玻璃的低翹曲率、低熱膨脹系數(shù)特性，能輕松集成不同平臺芯片，滿足全光計(jì)算的復(fù)雜需求。

對于光計(jì)算的未來，程唐盛認(rèn)為，玻璃光計(jì)算芯片將改變當(dāng)今光計(jì)算產(chǎn)品的“電主光輔”架構(gòu)，形成“光電融合，以光為主”甚至“全光”的計(jì)算集群架構(gòu)，而光本位科技的“星辰大海”是為不同類型用戶提供全場景覆蓋的全棧光計(jì)算解決方案，小到給C端用戶提供50P+算力的玻璃光計(jì)算盒子，等同于一個家用小型數(shù)據(jù)中心，可以驅(qū)動人形機(jī)器人等，也可以為大模型公司等提供500P+算力的“光算+光連”方案，甚至可以為政府或者大型企業(yè)通過“光算+光連+光傳”方案建設(shè)一個5000P+算力的大型數(shù)據(jù)中心。

這場以光為主的算力革命，或?qū)⒆屩袊髽I(yè)在全球AI競爭中，進(jìn)入舞臺中央。