来自上海的Jin Lei
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来自中国的光电混合芯片技术已出现在最新的第一期中！
这次，结果主要集中于独立开发的光子计算处理器-PACE（）。
简而言之，PACE是一种光电混合体系结构，可通过光执行矩阵矢量乘法，从而允许超低潜伏期和高能量效率计算。
根据本文发表的数据，在解决组合优化问题（例如ISING问题和最大切割/最小切割问题）时，PACE计算出低至3纳秒的延迟，这比传统GPU快两个数量级。
这一突破的核心在于PACE高度集成的设计。
该系统通过创新的2.5D混合高级包装技术集成了超过16,000个光子组件，并无缝将光子集成电路（PIC）与电子集成电路（EIC）集成在一起。
这种设计不仅解决了大规模光电系统集成中的技术问题，而且还为商业实施奠定了基础。
这种芯片技术来自国内启动Xizhi技术。
据了解，这是Xizhi 的创始人Shen 博士八年前发表了他的封面文件。
那么PACE如何达到这样的速度？
第一出版：高度集成16,000个光子组件
随着人工智能的快速发展，对计算的需求正在爆炸性地增长，传统的电子计算正面临着功耗，速度和其他方面的瓶颈。
光子计算已成为一种有希望的替代方法，并引起了光的独特特性，例如同时执行乘法和积累过程，数据传输中的低能消耗以及避免阻力丢失和加热问题。
但是，光子计算在其开发过程中面临许多挑战。一方面，集成的光子制造是相对不成熟的，并且缺乏先进的包装解决方案导致了性能改进，标准设计和验证以及大规模集成光子系统的包装困难。
另一方面，光子计算在光学存储，计算准确性（尤其是在大规模复杂电路中），适应模型和算法的缺点，这限制了其商业化过程。
为此，Xizhi 提出的PACE采用了混合体系结构（首次披露），将光子集成电路（PICS）和电子集成电路（EIC）（EICS）集成到系统级别的软件包（SIP）中。
PACE系统部署
PIC负责执行光矩阵矢量乘法（OMAC）操作，而EIC处理控制，迭代逻辑，数据输入和输出，存储和时钟控制。
这种建筑设计在速度和低潜伏期方面充分利用了光子计算的优势，以及逻辑处理和存储中电子计算的优势。
在PIC中，团队设计了一个1×64的光学数据模块和一个64×64权重模块来执行OMAC操作。
光信号通过外部激光阵列耦合，通过高性能光栅耦合器，通过向量调制器阵列和权重调制器模块进行调制，最后转换并合并在光电轨道阵列中。
EIC是基于28 nm商业CMOS技术设计的，而PIC是基于65 nm硅光子技术而构建的。单个芯片可以整合16,000多个光子组件，从而实现高积分。
这种混合体系结构充分利用了光学计算的并行优势：当在波导中传输时，光信号自然完成了乘法和添加（OMAC），而电子电路则处理逻辑控制和数据存储。
实验数据表明，64×64矩阵操作延迟仅为3纳秒，比传统GPU快500倍。
此外，研究团队创造性地将光矩阵操作应用于组合优化问题。
通过设计“噪声驱动的递归算法”，PACE系统可以有效地解决ISIN模型：
在解决63节点最大切割问题时，该系统在平均537次迭代（需要2.7μs）后达到92.7％的收敛速率，比A10 GPU快295倍。
更引人注目的是“图像搜索”演示，其中系统可以从随机的初始状态转换为预设“ CAT”图像目标。
审稿人高度赞扬Xizhi技术团队在光子计算工程中所做的努力：
在光子计算领域，通常可以通过小规模的演示来乐观地推断大型系统性能，但是本文中的数据全都来自整个速度计算系统的测量性能。作者设计了一个超大规模的光子矩阵计算系统，这是一个“壮举”。
世界上第一代新一代光电计算卡
就在最近3月25日，Xizhi 正式推出了新一代的光电混合计算机-Xizhi 。
Xizhi 深入整合了光学芯片和电动芯片的优势，采用了先进的3D包装技术，并且是一款高度可编程的光电混合计算机。
与上一代产品相比，它在光电整合，光子矩阵量表，计算准确性和可编程性方面取得了显着改善。
它不仅支持科学计算（例如Ising算法），而且还可以增强对等商业算法的适应性，并进一步扩大应用程序方案。
Xizhi 采用了不连贯的建筑设计，具有出色的抗干扰能力和高计算精度。
它的核心处理器由光处理单元（OPU）和电应用特异性集成电路（ASIC）组成。它通过先进的3D包装技术协同工作，主频率为1GHz，输出精度为8位。
光学芯片面积已增加到600平方米，设备的数量已超过40,000，并且集成得到了极大的改进。
此外，其最大支持矩阵大小，计算能力和灵活性已显着增强。用户可以通过API自由配置和计算矩阵系数，以实现更有效的优化和适应。
在软件方面，该产品配备了Xizhi光电学混合计算软件堆栈，支持主流框架（例如ONNX），用户可以通过Xizhi编译器灵活地构建有效的应用程序模型。
不仅如此，该平台还支持用户定义的操作员，进一步扩大了算法开发的灵活性。
为此，Shen 博士说：
Xizhi 首次意识到光电混合计算在复杂的商业模型中的应用，这对于Xizhi 的光电混合计算功率技术的重要突破是在生产和商业化过程中的重要突破。
我们坚信，光电混合动力车将为人工智能，大语言模型和智能制造等领域带来计算能力创新。
光 +电力将成为未来的答案。
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