鉅亨網編譯陳韋廷  2025-04-14 17:10

陸「光速晶片」橫空出世！光電混合晶片3奈秒破紀錄 比輝達A10快500倍(圖取自曦智科技官網)

中國科研團隊在光電混合計算領域取得重大突破。國際頂尖學術期刊《自然》(Nature)上周三 (9 日) 刊登上海曦智科技公司聯合多家機構研發的 PACE(Photonic Arithmetic Computing Engine)光子運算處理器研究論文，該新型晶片透過融合光子與電子技術，在解決複雜運算問題時展現出超越傳統電子晶片的驚人性能。

根據論文中公開的數據顯示，PACE 在解決組合優化問題如伊辛問題和最大割 / 最小割問題時，計算延遲低至 3 奈秒，比傳統 GPU 快了兩個數量級。PACE 是一種基於光電混合的架構，它通過光執行矩陣向量乘法，可以實現超低延遲和高能效的計算。



這一突破的核心在於 PACE 的高度集成設計。研究人員採用獨特的混合架構設計，將 16000 餘個光子組件整合於單一系統級封裝中。光子積體電路負責執行高效率的矩陣向量乘法運算，而電子積體電路則承擔控制、儲存等輔助功能。這種分工協作充分發揮了光訊號傳輸速度快、能耗低的物理特性，使得 64x64 矩陣運算僅需 3 奈秒即可完成，較輝達 A10 晶片快出兩個數量級。

在伊辛模型求解測試中，PACE 系統展現出卓越的最佳化能力。針對包含 63 個節點的最大割問題，只需 2.7 微秒即可達到 92.7% 的收斂率，運算速度達到同類 GPU 產品的 295 倍。

更引人注目的是，PACE 的影像搜尋演示功能，系統能從隨機初始狀態快速收斂至預設目標影像，驗證了其在複雜計算場景中的實際應用潛力。

這項突破性技術源自於團隊對光子計算工程化的持續探索。面對整合光子學製造流程不成熟、光學儲存受限等技術瓶頸，研發團隊創新採用 2.5D 混合封裝技術，成功突破大規模光電系統整合的技術障礙。

這樣研究計畫的負責人指出，所有績效數據均來自實測而非理論推測，而這種工程化實踐本身就是該領域的重大進步。

值得關注的是，曦智科技在發布這項基礎研究成果的同時，也推出新一代光電混合計算卡「曦智天樞」。該產品採用 3D 封裝技術，光晶片面積擴大至 600 平方毫米，整合度較前代提升數倍，其核心處理器由光學處理單元及專用積體電路構成，主頻達 1GHz，支援 8bit 運算精度與 128x128 矩陣運算規模。透過相容於 PyTorch 等主流框架，顯著提升商業化應用的適配性。

曦智科技創辦人沈亦晨博士八年前的研究成果曾首登《自然》封面，此次是其團隊第二次在該期刊發表突破性成果。

兼具學術背景與企業經驗的沈亦晨表示，光電混合運算正為 AI、智慧製造等領域帶來算力革新。隨著技術成熟度的提升，這種融合光與電的計算方式可望重塑未來運算模式。

從實驗室原型到商業化產品，曦智科技花了不到兩年時間完成技術轉換，該公司最新推出的光電計算卡已在多個產業場景展開測試，展現出在科學計算與商業演算法中的雙重優勢。

隨著全球算力需求的爆炸性成長，這種突破傳統電子運算限制的新型技術路線，有望引領下一代運算革命的發展方向。