清華交叉團隊取得芯片領域突破：發佈中國AI光芯片“太極”

澎湃新聞從清華大學獲悉，清華電子工程系方璐副教授課題組、自動化系戴瓊海院士課題組摒棄傳統電子深度計算範式，另闢蹊徑，首創分佈式廣度智能光計算架構，研製全球首款大規模干涉衍射異構集成芯片“太極（Taichi）”，實現160 TOPS/W的通用智能計算。

該研究成果於4月12日以《大規模光芯片“太極”賦能160 TOPS/W通用人工智能》爲題，發表在最新一期的《科學》（Science）上。“太極”光芯片有望爲大模型訓練推理、通用人工智能、自主智能無人系統提供算力支撐。

光電智能技術交叉創新團隊部分成員合影。清華大學 供圖

據研究團隊介紹，隨着各類大模型和深度神經網絡涌現，如何製造出滿足人工智能發展、兼具大算力和高能效的下一代AI芯片，已成爲國際前沿熱點。

光計算是將計算載體從電變爲光，利用光在芯片中的傳播進行計算，以其超高的並行度和速度，被認爲是未來顛覆性計算架構的最有力競爭方案之一。光芯片具備高速高並行計算優勢，被寄予希望用來支撐大模型等先進人工智能應用。智能光計算作爲新興計算模態，展現出有望超越硅基電子計算的潛力。

然而，其計算任務侷限於簡單的字符分類、基本的圖像處理等。其痛點是光的計算優勢被困在了不適合的電架構中，計算規模受限，無法支撐急需高算力與高能效的複雜大模型智能計算。

直面科研領域痛點問題，幫助光計算“掙脫”算力瓶頸，另闢蹊徑，“從0到1”重新設計適合光計算的新架構，是此次清華團隊邁出的關鍵一步。

研究團隊以周易典籍“易有太極，是生兩儀”爲啓發，建立干涉-衍射聯合傳播模型，融合衍射光計算大規模並行優勢與干涉光計算靈活重構特性，將衍射編解碼與干涉特徵計算進行部分/整體重構複用，以時序複用突破通量瓶頸，自底向上支撐分佈式廣度光計算架構，爲片上大規模通用智能光計算探索了新路徑。

據論文報道：“太極”光芯片具備879 T MACS/mm²的面積效率與160 TOPS/W的能量效率，首次賦能光計算實現自然場景千類對象識別、跨模態內容生成等人工智能複雜任務。

方璐表示，“之所以將光芯片命名爲‘太極’，也是希望可以在如今大模型通用人工智能蓬勃發展的時代，以光子之道，爲高性能計算探索新靈感、新架構、新路徑。”