前言：

盡管DeepSeek的爆火讓科技界看到了算力降價(jià)的可能性，但科技巨頭對(duì)人工智能算力的投資并未停下腳步。

目前，光計(jì)算技術(shù)正逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，迎來(lái)了屬于它的“Roadster時(shí)刻”。 

作者 | 方文三

圖片來(lái)源 |  網(wǎng) 絡(luò)  

光計(jì)算的“Roadster時(shí)刻”

光計(jì)算，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是利用光信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。與傳統(tǒng)電子計(jì)算相比，光計(jì)算具有高速、低能耗、并行處理能力強(qiáng)等顯著優(yōu)勢(shì)。

在數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的當(dāng)下，傳統(tǒng)電子計(jì)算面臨著能耗過(guò)高、計(jì)算速度瓶頸等問題，光計(jì)算則被視為打破這些瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。

在市場(chǎng)層面，越來(lái)越多的企業(yè)開始布局光計(jì)算領(lǐng)域，資本的涌入也為技術(shù)商業(yè)化注入了強(qiáng)大動(dòng)力。在全球范圍內(nèi)，風(fēng)投、政府、初創(chuàng)公司和高校共同推動(dòng)了這一產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化。

2019年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）啟動(dòng)了LUMOS項(xiàng)目，以研究具備深度學(xué)習(xí)能力、高算力和低功耗的集成光子芯片；歐盟"地平線2020計(jì)劃"資助建立了PhotonHub Europe，通過(guò)全方位服務(wù)的一站式光子創(chuàng)新中心加快歐洲工業(yè)對(duì)光子技術(shù)的采用和部署。

此外，歐盟通過(guò)電子元件和系統(tǒng)聯(lián)合承諾等年度戰(zhàn)略計(jì)劃，進(jìn)一步支持光子技術(shù)的發(fā)展；荷蘭方面，2022年4 月，荷蘭政府通過(guò)國(guó)家基金并聯(lián)合私營(yíng)企業(yè)向光子集成電路產(chǎn)業(yè)投入11億歐元，以加速光子芯片技術(shù)創(chuàng)新研究。

國(guó)外企業(yè)技術(shù)引領(lǐng)，多元發(fā)展

Cerebras Systems：作為光計(jì)算領(lǐng)域的明星企業(yè)，Cerebras Systems推出了世界上最大的晶圓級(jí)光計(jì)算芯片。該公司專注于人工智能領(lǐng)域的光計(jì)算應(yīng)用，其芯片能夠提供前所未有的計(jì)算密度，在處理大規(guī)模深度學(xué)習(xí)模型時(shí)展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)與科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的合作，Cerebras Systems已在藥物研發(fā)、氣候模擬等多個(gè)領(lǐng)域展開應(yīng)用探索，并取得了一定成果。

Xilinx：雖然Xilinx并非純粹的光計(jì)算企業(yè)，但在光計(jì)算與傳統(tǒng)數(shù)字計(jì)算融合方面做出了重要貢獻(xiàn)。其推出的自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)，集成了光互聯(lián)技術(shù)，能夠顯著提升數(shù)據(jù)傳輸速度，降低系統(tǒng)延遲。

這一技術(shù)在數(shù)據(jù)中心、5G通信等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，為光計(jì)算技術(shù)在現(xiàn)有計(jì)算架構(gòu)中的融入提供了可行方案。

BM：IBM長(zhǎng)期致力于前沿計(jì)算技術(shù)研究，在光計(jì)算領(lǐng)域也擁有深厚的技術(shù)積累。IBM的研究重點(diǎn)在于開發(fā)新型光存儲(chǔ)和光邏輯器件，其研發(fā)的光量子比特存儲(chǔ)技術(shù)取得了重要突破，為未來(lái)光量子計(jì)算的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

同時(shí)，IBM還積極參與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，推動(dòng)光計(jì)算技術(shù)的規(guī)范化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

國(guó)內(nèi)企業(yè)也快速跟進(jìn)，特色創(chuàng)新

光子算數(shù)：是國(guó)內(nèi)首家光子計(jì)算芯片公司，光計(jì)算領(lǐng)域首個(gè)國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。致力于光子AI計(jì)算芯片研發(fā)，其芯片基于硅基光子集成技術(shù)，具有大算力、低功耗、低延時(shí)的優(yōu)勢(shì)，核心產(chǎn)品為光電融合AI加速計(jì)算卡，面向服務(wù)器市場(chǎng)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心與企業(yè)機(jī)房等場(chǎng)景。

光本位科技：2022年成立，發(fā)展迅速。2024年世界人工智能大會(huì)期間宣布首顆光計(jì)算芯片已順利完成流片，算力密度與精度均達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)，峰值算力突破1000tops大關(guān)。正在進(jìn)行128x128光計(jì)算板卡調(diào)試，預(yù)計(jì)2025年內(nèi)推出商業(yè)化光計(jì)算板卡產(chǎn)品。

圖靈量子：2021年2月創(chuàng)立，是國(guó)內(nèi)首家光量子計(jì)算公司。主要基于鈮酸鋰薄膜（LNOI）光子芯片和飛秒激光直寫技術(shù)，研發(fā)可集成大規(guī)模光子線路的光量子芯片，致力于推動(dòng)光量子計(jì)算的商業(yè)化應(yīng)用。

光計(jì)算與人工智能融合深化

隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)計(jì)算能力的需求不斷攀升。光計(jì)算的高速并行計(jì)算能力與人工智能算法的需求高度契合，未來(lái)兩者的融合將更加緊密。

一方面，光計(jì)算芯片將成為人工智能計(jì)算的重要硬件支撐，提升深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練和推理速度；

另一方面，人工智能算法也將助力光計(jì)算系統(tǒng)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更高效的光信號(hào)處理和運(yùn)算。

為充分發(fā)揮光計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，光計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)新至關(guān)重要。未來(lái)將出現(xiàn)更多針對(duì)光計(jì)算特點(diǎn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)，如新型光互連架構(gòu)、混合光—電計(jì)算架構(gòu)等。

這些創(chuàng)新架構(gòu)將優(yōu)化光計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和處理流程，提高系統(tǒng)整體性能，推動(dòng)光計(jì)算技術(shù)在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的適應(yīng)性和實(shí)用性。

落地仍需時(shí)間

盡管光計(jì)算技術(shù)取得了顯著進(jìn)展，但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模落地應(yīng)用，仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

從技術(shù)層面來(lái)看，光計(jì)算技術(shù)目前仍存在一些尚未完全解決的問題。例如，光信號(hào)的精確控制和處理難度較大，光器件的穩(wěn)定性和可靠性有待進(jìn)一步提高。

此外，光計(jì)算與現(xiàn)有電子計(jì)算系統(tǒng)的融合也面臨技術(shù)難題，如何實(shí)現(xiàn)兩者之間高效的數(shù)據(jù)交互和協(xié)同工作，是需要攻克的關(guān)鍵問題。

在成本方面，光計(jì)算設(shè)備的制造成本較高。光計(jì)算芯片和核心光器件的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，需要高精度的制造設(shè)備和技術(shù)，這導(dǎo)致其成本居高不下。

高昂的成本限制了光計(jì)算技術(shù)在一些對(duì)成本敏感的應(yīng)用領(lǐng)域的推廣，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，降低成本是必經(jīng)之路。

市場(chǎng)生態(tài)的不完善也是光計(jì)算落地的一大障礙。目前，光計(jì)算技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚未統(tǒng)一，缺乏成熟的產(chǎn)業(yè)鏈配套。

軟件生態(tài)方面，針對(duì)光計(jì)算的編程語(yǔ)言和開發(fā)工具也相對(duì)匱乏，這使得光計(jì)算應(yīng)用的開發(fā)和推廣面臨困難。要構(gòu)建完善的光計(jì)算市場(chǎng)生態(tài)，需要政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等各方共同努力。

結(jié)尾：

光計(jì)算技術(shù)雖然迎來(lái)了商業(yè)化突破的“Roadster時(shí)刻”，國(guó)內(nèi)外企業(yè)也在積極布局推動(dòng)其發(fā)展，但在技術(shù)完善、成本降低和市場(chǎng)生態(tài)建設(shè)等方面仍有很長(zhǎng)的路要走。

不過(guò)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的逐步成熟，光計(jì)算有望在未來(lái)成為推動(dòng)各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要力量。

內(nèi)容參考來(lái)源于：昆明人工智能計(jì)算中心：光計(jì)算:算力之巔的競(jìng)逐；遠(yuǎn)川科技評(píng)論：算力市場(chǎng)新變量：光計(jì)算迎來(lái)“Roadster時(shí)刻”；中國(guó)信通院：《光計(jì)算技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告（2023）》

       原文標(biāo)題 : AI芯天下丨趨勢(shì)丨光計(jì)算迎來(lái)商業(yè)化突破，但落地仍需時(shí)間