内地研发大突破！清华团队开发超高速光电晶片，算力提升逾 3,000 倍

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内地近年积极投入晶片研发，避免受全球制裁影响。内地清华大学研究团队近日宣布突破传统晶片的物理瓶颈，创造性提出光电融合的全新运算框架，研制出国际首个全模拟光电智慧运算晶片（ACCEL）。

中媒新华社报道称，经过实测，该晶片在智慧视觉目标辨识任务的算力可达目前高性能商用晶片的 3,000 余倍，为超高性能晶片的研发开辟全新路径，成果近日以“高速视觉任务中的纯模拟光电晶片”为题发表于《自然》（Nature）杂志上。

照这个说法，内地 ACCEL 的性能可能比辉达 A100 和 A800 GPU 快 3,000 倍。

根据《自然》杂志发布的资讯，AI 晶片 ACCEL 每秒可进行 4.6 千万次运算，目的是维持能效，此外 ACCEL 还采用“系统能效”架构，每瓦可实现每秒 74.8 千万次运行。清华大学资讯科学技术学院院长戴琼海表示，“如果用交通运行时间来模拟晶片中讯息流运算的时间，这枚晶片的出现，相当于将高铁 8 小时的运行时间缩短到 8 秒钟。”

利用光波作为载体进行资讯处理的光运算，但运算载体从电变为光，还要替代现有电子器件实现系统级应用，面临诸多难题。对此，内地清华大学结合光运算、纯模拟电子运算等技术，突破传统晶片架构中数据转换速度、精度与功耗相互制约的物理瓶颈，提出一种全新的运算框架，有望解决大规模运算单元整合、光运算与电子讯号运算的高效介面等难题。

团队成员之一、清华大学电子工程系副教授方璐指出，“我们是在全模拟讯号下发挥光和电的优势，避免了类比-数位转换问题，突破功耗和速度的瓶颈”，除算力优势外，在智慧视觉目标辨识任务和无人系统场景运算中，ACCEL 的系统级能效，即单位能量可进行的运算数，经实测是现有高性能晶片的 400 万余倍，这将有助于改善限制晶片整合的晶片发热问题，有望为未来晶片设计带来突破。

清华大学还表示，使用光讯号大幅提高能源效率，“现有晶片运行 1 小时所需的能量，可为 ACCEL 供电 500 多年”，其低功耗还可能有助于克服散热问题，该问题目前对积体电路进一步小型化构成了重大障碍。

此外，ACCEL 光学部分的加工最小线宽为百奈米级。方璐表示，实验结果表明，仅采用百奈米级制程精度，就可取得比先进制程晶片大幅提升的性能。

戴琼海表示，ACCEL 未来有望在无人系统、工业检测和 AI 大模型等方面实现应用。目前团队仅研制出特定运算功能的光电融合原理样片，需进一步开展具备通用功能的智慧视觉运算晶片研发，以进行大范围应用。

• 自动化系和电子系合作开发超高速光电运算晶片
• Chinese Research Paper For “ACCEL” Analog AI Chip Claims 3000x Speedup Vs NVIDIA A100 & A800 GPUs

（首图来源：内地清华大学）

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