光电集成芯片有望助力解决“芯片之痛”

 

光电集成芯片有望助力解决“芯片之痛”

计算机是信息时代的重要标志，也是支撑信息技术的关键支点。随着人工智能在多领域的应用，对算力的需求呈现出爆发性的增长趋势。一方面，半导体制程已趋于电子芯片的物理极限，电子计算的发展面临“速率”和“功耗”两大瓶颈且衍生出功耗墙、访存墙与I/O墙等3大技术壁垒，现今计算访存比、计算I/O比均比理想情况低1—2个数量级，通过减小芯片特征尺寸提升计算性能面临巨大的挑战。另一方面，高性能电子芯片的先进制程工艺设备，我国尚未实现完全自主可控，面临“卡脖子”风险。与电子相比，光子作为玻色子具有独特的优势，如高传输速度、高并行性、高带宽和低功耗、低时延等。因而，以光学的技术手段去实现高性能信息处理与计算，是必然趋势。传统基于自由空间光学的计算方法无法实现小型化，光子集成被视为解决该问题的唯一技术手段。21世纪以来，光子芯片经历了从单元器件到规模化集成的飞速发展，在超高速通信、高性能计算、大容量光互连和高精度光学传感等领域展现出巨大的优势，学术界和工业界达成共识：光电集成芯片有望延续摩尔定律，利用光电集成芯片进行信息交互是突破电子计算机发展瓶颈的关键技术和有效途径，有望缓解甚至解决我国“芯片之痛”。