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霸气官宣,新型光子芯片突破高性能计算“带宽瓶颈”?!

霸气官宣,新型光子芯片突破高性能计算“带宽瓶颈”?!

科技



作者:芯光猫

排版:芯光猫

出品:SOlab

深度好文,1700字=7分钟阅读



在最新一期《自然·光子学》上,美国哥伦比亚大学工程学院研究人员展示了一种新型节能芯片,可通过连接节点的光纤电缆传输大量数据。该芯片不需要使用多个激光器来产生不同波长的光,而只需要一个激光器来产生数百个不同波长的光,这些光可同时传输独立的数据流。



 《自然·光子学》,图源:百度




    

一、目前芯片传输瓶颈


运行大型语言模型等人工智能程序的数据中心和高性能计算机,它们在节点之间传输的数据量是造成当前“带宽瓶颈”的根源,其限制了这些系统的性能和扩展。这些系统中的节点可相距一公里以上。

由于金属线在高速传输数据时会将电信号以热量的形式耗散,因此这些系统通过光纤电缆传输数据。不幸的是,当信号从一个节点发送到另一个节点时,在将电数据转换为光数据(然后再转换回来)的过程中浪费了大量能量。



 美国哥伦比亚大学,图源:百度




    

二、技术突破


最新研发的毫米级系统采用了领先的光传输技术,让我们能够以极快的速度传输更多的数据,而不需要额外耗费更多能源。这个系统使用了一种特殊的设备,能够接收单色光并产生多种不同颜色的光,通过单根光纤将它们传播出去。目前还设计了一种创新的光子电路架构,可以让每个光通道都能独立传输数据,并最大限度地减少相邻通道之间的干扰。

在实验中,成功地以每秒16G的速度传输了32种不同波长的光信号,总带宽达到了512G/秒。更令人难以置信的是,传输1万亿比特数据的错误率不到1比特,速度和效率都达到了非常高的水平。值得一提的是,传输数据的硅芯片尺寸仅为4毫米×1毫米,而将光信号转换为电信号的芯片尺寸更小,只有3毫米×1毫米,比人类的指甲还要小。这一突破将为未来的光通信技术带来巨大的发展潜力。


 光纤概念图,图源:百度




三、芯片传输提速带来的科技变化


随着芯片传输技术的不断提速,我们迎来了许多科技变革。例如,在网络通信领域,高速数据传输能够实现更快的网速和更稳定的连接,让我们能够畅享高清视频、5G在线游戏等应用。另外,在数据中心和高性能计算机中,传输速度的提升意味着处理复杂任务的效率大幅提升,从而加快科学研究和商业应用的速度。

举个重大突破的例子,超级计算机Summit采用了高速芯片传输技术,其传输速度达到了每秒200亿个数据点。这使得Summit能够在短时间内处理海量数据,为科学家带来了更多的发现机会。另外,云计算服务提供商也利用高速芯片传输技术,使得用户能够迅速地存储和访问大量数据,实现高效的数据处理和分析。



  超级计算机实拍,图源:百度



四、目前国内四家光子芯片龙头企业


中际旭创,这家企业是全球领先的光模块解决方案提供商,占据行业技术领先优势。并且在数通光模块的市场占有率较高,5G光模块的已有出货量也位居市场前列。

金龙机电,拟收购福建中科光芯光电科技有限公司51%股权,中科光芯是国内本土能够量产激光器芯片的公司,目前的终端客户有华为、中兴。

光迅科技,公司是全球领先的光电子器件、子系统解决方案供应商。在硅光子芯片领域处于国内领先地位,硅光技术数通产品的产业化已于16年启动,芯片自制比率达到了70%—80%,低端芯片都可以自产,涉及硅光子产品技术开发。

博创科技,子公司上海丰博负责承担上海“硅基高速光收发模块开发和产业化项目”,该项目目标为实现100G CWDM4光模块产能1万只/月以上100G PSM4光模块产能2万只/月,英国子公司具备全球较领先的PLC芯片制造能力,比如AWG芯片、MEMS芯片等。


  上海证券交易所,图源:百度





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