光學(xué)芯片工程化進(jìn)展已至測試階段。

　　編輯 | 心緣

　　GTIC 2020全球AI芯片創(chuàng)新峰會剛剛在北京圓滿收官！在這場全天座無虛席、全網(wǎng)直播觀看人數(shù)逾150萬次的高規(guī)格AI芯片產(chǎn)業(yè)峰會上，19位產(chǎn)學(xué)界重磅嘉賓從不同維度分享了對中國AI芯片自主創(chuàng)新和應(yīng)用落地的觀察與預(yù)判。

　　在峰會下午場，光子算數(shù)創(chuàng)始人兼CEO白冰以《AI芯片的另一條路：光子芯片》為主題發(fā)表演講。

　　▲光子算數(shù)創(chuàng)始人兼CEO白冰

　　光子算數(shù)是國內(nèi)少有的光子AI芯片賽道玩家。在演講中，光子算數(shù)CEO白冰主要探討了光學(xué)芯片的工程化進(jìn)展、市場定位及目標(biāo)客戶、具體研發(fā)實(shí)施路徑及相關(guān)適配算法等話題。

　　白冰提到，當(dāng)前光學(xué)AI芯片仍處于較早期階段，光子算數(shù)已做出測試級產(chǎn)品，于今年交予部分服務(wù)器廠商客戶進(jìn)行測試。

　　以下為白冰演講實(shí)錄整理：

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　　光學(xué)芯片工程化進(jìn)展，已至測試階段

　　與常規(guī)數(shù)字芯片不同，白冰所創(chuàng)立的光子算數(shù)，采取了另外一條技術(shù)路線——光子芯片。

　　白冰說，用光學(xué)做計(jì)算處于比較早期的階段。目前光子算數(shù)團(tuán)隊(duì)已將其做成測試級的產(chǎn)品，并于今年放至服務(wù)器廠商客戶處進(jìn)行測試。

　　作為一家初創(chuàng)公司，光子算數(shù)和大學(xué)、研究所等幾家單位共同工作。其早期樣片集成了幾百個不同的光學(xué)單元，比如有電光轉(zhuǎn)換，把電信號加載到光載波，然后通過傳播到片內(nèi)的光學(xué)組合，完成一些特定的函數(shù)變換。跟傳統(tǒng)的計(jì)算特征不同，它不是面向加減乘除，而是直接完成一個復(fù)雜的變化過程。

　　這被稱為可編程光子陣列芯片F(xiàn)PPGA（Field Programmable Photonic Gate Arrays），其中的光學(xué)單元可以通過電控，控制重新的連接組合方式，實(shí)現(xiàn)不同的復(fù)雜函數(shù)。也就是說，F(xiàn)PPGA具有可重構(gòu)的特性。

　　光學(xué)芯片加速的不是完整算法，和所有的數(shù)字芯片一樣，光學(xué)芯片面向復(fù)雜函數(shù)做加速計(jì)算，其計(jì)算對象是特定算子。光的劣勢在于不是特別靈活，但是在某些函數(shù)上有優(yōu)勢。

　　整個系統(tǒng)是光電混合的，數(shù)據(jù)在光電兩部分中完成一個流動，執(zhí)行一個完整的計(jì)算過程，由光學(xué)、電學(xué)芯片組構(gòu)成光電混合AI計(jì)算硬件系統(tǒng)。

　　光電混合系統(tǒng)仍要做到軟硬協(xié)同，開發(fā)適合光學(xué)加速的算法，使得光電混合系統(tǒng)的硬件物理架構(gòu)與算法的運(yùn)算/訪存特征相匹配。

　　從技術(shù)架構(gòu)圖可以看到，左邊是電學(xué)部分，包含邏輯控制、緩存等，以及專用的定制化IP?？紤]到與光學(xué)芯片匹配，這些IP與傳統(tǒng)的數(shù)字IP不一樣，需要定制化開發(fā)；右邊是光學(xué)模組，除了光學(xué)計(jì)算芯片外，還有一顆DFB激光器芯片，還有驅(qū)動、TIA以及小型的控制、電源芯片等組件九游會j9網(wǎng)站首頁。

　　中間采用熱插拔的方式，跟通信模塊一樣。之所以選擇這一方式，是因?yàn)楣庾铀銛?shù)團(tuán)隊(duì)考慮到光芯片、電芯片放到一起，可能賣不出去，因?yàn)楹茈y拼得過GPU，考慮到其產(chǎn)品定位，因此做成插拔型。

　　光子算數(shù)與高校一起打造了面向服務(wù)器的光電混合AI加速計(jì)算卡，目前已完成一些定制化加速任務(wù)，包括機(jī)器學(xué)習(xí)推理、時間序列分析等特定任務(wù)。白冰說，計(jì)算卡現(xiàn)在的性能可用，不過還比較初步，能做到36路1080P視頻同步處理，功耗不到70W，算力資源相對有限，混合精度下峰值算力接近20TOPS，光部分為低精度，電部分為高精度。

　　計(jì)算卡封裝有光子協(xié)處理引擎模塊，散熱器、驅(qū)動、控制器、TIA、一些計(jì)算控制部分和賽靈思FPGA芯片，數(shù)據(jù)在光電之間形成循環(huán)流動。光的定位為電做協(xié)處理加速。

　　其中光子協(xié)處理引擎模塊用的是兩個QSFP28的光通信接口（每個都是100GB/s），光通信物理接口非常成熟，其光學(xué)帶寬大約達(dá)200GB/s，典型功耗達(dá)7