光电混合计算新范式=光计算+光互联

光电混合计算新范式=光计算+光互联 将数以亿计的晶体管集成到指甲盖大小的芯片上，并不断提高其集成密度，是过去几十年提高芯片算力的主要方法，也是引领业界超过半个世纪之久的摩尔定律的核心内容。但由于人工智能、大数据、物联网等产业急速发展，数字经济浪潮席卷而来，作为核心生产力的算力需求激增，逐渐与芯片自身的物理极限产生矛盾，曾被视为“金科玉律”的摩尔定律正面临失效的窘境。

光或将成为解决这一问题的突破口？光子具有高通量、低延迟、低能耗的优势，且不易受到温度、电磁场和噪声变化的影响。此前，光子技术常被应用于长距离通信传输领域，光纤通信已成为各种通信网的主要传输方式。然而，光在人类社会进步中可发挥的作用可能远比我们想象中来得更大、更重要。

曦智科技率先将目光投向光领域，提出开创性的“光电混合计算新范式”概念，试图给集成电路产业提供一个区别于目前传统芯片计算范式的全新“解题思路”。近期，曦智科技CTO孟怀宇博士在“DeepTech科技创新周先进计算论坛”上以“计算需求大爆发下的光电混合计算新范式”为主题，对这一概念进行了详细介绍。

从光计算开始的新革命

所谓光计算，是指利用光的物理特性完成线性计算。孟怀宇博士以生活中常见的光计算——眼镜为例，指出了光计算的三大优势。

首先是低延迟，眼镜后的观察者感知到眼镜前的图像变化所需时间等于以光速穿越这一段距离所耗的时间——几乎微乎其微；其次是低能耗，眼镜放置在那里本身并不消耗能量，所有能量都消耗在光信号的产生与吸收；最后是高通量，当光信号发生高速变化时，眼镜后接收的信息也会发生高速变化，即眼镜的二维傅里叶变换正在进行高速的大通量计算。

虽然眼镜不可编程，但它的原理为光计算的实现带来了灵感。为了用光来实现一个可编程的真正有用的计算系统，曦智科技创始人兼CEO沈亦晨博士开创性地提出了利用集成光子技术实现深度学习的全新计算架构，并于2017年创立曦智科技。2019年，曦智科技发布了全球首款光子芯片原型板卡，成功验证了以光子替代电子进行高性能计算的开创性想法。2021年，在此基础上，曦智科技团队又发布了高性能光子计算处理器PACE（Photonic ArithmeTIc CompuTIng Engine，光子计算引擎），通过重复矩阵乘法和巧妙利用受控噪声组成的紧密回环来实现低延迟，从而生成了伊辛问题（Ising）的高质量解决方案。

孟怀宇博士表示：“ PACE主要利用了光计算的低延迟优势。其可在3纳秒内完成伊辛问题单次迭代计算，速度达到目前高端GPU的800倍以上。”
 
PACE与目前高端GPU性能对比