光子芯片“加速”进行时

  光子芯片是利用光子作为信息传输和处理载体的新型集成芯片，以光为信息载体，具有大带宽、高并行、低功耗的天然优势，被认为是未来大容量数据传输、人工智能加速计算等领域最具前景的解决方案之一。

  传统电子芯片性能主要根据芯片集成的晶体管数量，芯片集成的晶体管数量越多，芯片计算能力就越强。随着计算速率和集成度的逐步的提升，面临串扰、功耗、时延等一系列固有瓶颈性问题，传统电子芯片慢慢的受到晶体管数量布局的挑战。

  光子芯片的核心技术是采用光子替代电子完成对计算任务的加速处理，其计算速度比电子芯片快约1000倍，功耗更低，有望低至aJ/MAC量级，从性能上突破摩尔定律的限制。光子计算芯片与电子芯片原理不同，不依赖晶体管优化，而是通过光电转换原理、利用光信号传播速度更快、功耗更低和不受电磁干扰等特性，实现更快速度和更低功耗完成特定计算任务，同时芯片制造环节全流程都可以在国内实现。中国企业与外国的技术水平基本在同一条起跑线上，给国内光电芯片产业“换道超车”提供了很好的机遇。

  近年来，随着大数据的产业化应用，数据中心的能耗问题被各级政府、产业界和数据中心运营方所关注。采用光学计算芯片应用于数据中心服务器，提供低功耗的算力，相较于传统的GPU方案，现阶段的技术水平可以将功耗控制传统应用的十分之一。

  光子算数（北京）科技有限责任公司（以下简称“光子算数”）是国内最早聚焦研究光子计算的芯片企业之一。2020年，光子算数团队就在业内率先开展了技术应用初步验证，推出了基于自研光计算芯片的“光电融合AI加速计算卡”，利用光电混合原理和技术让数据在光电两部分中完成“流动”，执行一个完整的计算过程的混合AI计算硬件系统。

  技术架构上，计算卡一半是电学部分，包含逻辑控制、缓存和与光学芯片相配合的定制化IP。另一半是光学模组，除了光学计算芯片外，还有一颗DFB激光器芯片，以及小型的控制、电源芯片等组件。

  目前计算卡可做到30-80路1080P视频同步处理，功耗不到100W，在混合精度下峰值算力接近120TOPS，已经实现了商业化应用，被应急管理部信息研究院、中国电子科技集团某公司等企业应用。随技术的迭代还将一直在优化提升算力，“加上光子协处理引擎模块，相当于给传统计算卡加了一个‘涡轮增压’。”

  光子芯片企业加快速度进行发展离不开政策、产业生态和平台的支持，《北京市关于促进高精尖产业投资推进制造业高端智能绿色发展的若干措施》中，明白准确地提出要抢先布局光电子、前沿新材料、量子信息等领域未来前沿产业，并支持中外机构联合建立双向创新平台、项目服务平台、投资平台，为电子城IC/PIC创新中心的加快速度进行发展，奠定了良好的基础。

  2021年，燕东微电子6寸晶圆制造厂在专业的科技服务运营商电子城高科的主导下，变身成为电子城IC/PIC创新中心，为更多“创芯力”科研团队和企业，提供了成长和腾飞的空间。

  北京电子城集成电路设计服务公司是电子城IC/PIC创新中心产业服务的专业运营单位，公司副总经理孙洪兰和记者说，酒仙桥地区是国内最早的电子工业基地，如今通过更新改造，已经从过去单一的电子工业聚集区，变身成中关村国家自主创新示范区的重要组成部分。

  “电子城IC/PIC创新中心园区，以‘中关村硬科技孵化器、IC产业生态创新中心、光子集成技术创新中心、集成电路与光子应用体验中心、 IC/PIC公共技术服务平台、电子城集成电路服务公司’为布局，依托电子城高科优质的产业资源和丰富的科技空间运营经验，整合产业链上下游优质服务资源，致力于打造全市首个集成电路和集成光路双集成的特色产业园，助力集成电路设计产业与北京市光电子产业生态建设。”

  光电芯片和传统电子芯片在推向市场应用前，需要对芯片进行封装测试的验证以及小规模试制，但光电芯片产业链相对不成熟，尚未形成封装和测试的标准化，大型封测厂难以为新需求提供定制化封装方案研发和试样加工，但在电子城高科与光子算数的共同努力下，2022年，光电芯片封装测试验证平台第一阶段建设完成。目前已完成平台初级阶段的基建改造和洁净间建设，初步具备光电芯片基本测试封装能力。

  随着平台的落成与投入到正常的使用中，为光电芯片初创公司可以提供一站式定制化的封装测试验证服务、进行光电子芯片的二次工艺处理以及配套外围电路的开发，快速实现从原型到产品的跨越，为北京光电芯片产业聚集性发展提供强有力的支撑。

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