矽光子有望进一步发展，两家企业发表规模化瓶颈解决方案
TechNews财经新报
2025年05月12号
作者 Atkinson
2025年05月12号
作者 Atkinson
晶片是现代世界的核心，其存在于我们的电脑、智慧型手机、汽车和家用电器当中。多年来，晶片制造商一直在努力使其功能更强大、效率更高，借以进一步提升电子设备的性能。然而，因为晶片制造成本和复杂性的增加，加上物理定律所设定的性能限制，使得晶片进步趋势正逐渐放缓。在此同时，人工智慧 （AI） 的蓬勃发展却带来了对更高运算能力的需求。
有鉴于此，藉由光而非电来传输数据，达到更高效能的矽光子晶片出现，给科技界带来的一盏明灯。然而，由于诸多障碍，矽光子晶片至今尚未普及。不过，日前在期刊 「自然杂志」 上发表的两篇论文，有望解决矽光子晶片当中的一些障碍之后，让矽光子的普及与达成复杂人工智慧运算系统所需的能力提供了重要的基础。
根据外媒 livescience 的报导，因为矽光子是利用光而非电来传输和处理资讯，能够达成更快的速度、更大的频宽，和更高的效率。这是因为光线不会因电阻现象而产生电流损耗，也不会产生电子元件产生的不必要的热量损失。然而，即便有这些优点，但挑战也不容小觑。过去，矽光子晶片的性能研究通常是独立进行的。但由于晶片在当前科技产业中占有的主导地位，当前矽光子的发展就需要与电子系统进行整合。
其中，因为光的运行速度快，但过程中要把光信号转换为电信号的阶段会减慢处理时间。加上光子计算也基于模拟运算而非数字运算，造成光子运算需要其自身的软体和演算法，这会降低精度，也加剧了与其他技术的整合和相容性挑战，并限制可执行的计算任务类型。因此，这就造成目前无法以足够高的精度来制造大规模光子电路，使得要从小型原型进行规模化的过程也十分困难。
报导表示，针对这些问题，在期刊自然杂志上的两篇新论文解决了其中许多难题。首先，新加坡公司 Lightelligence 展示了一种用于光子计算的新型处理器，称为光子算术引擎 （Pace）。该处理器具有低延迟，这代表输入或命令与电脑产生回应或执行操作之间的延迟极小。另外，拥有超过 16,000 个光子元件的大规模 Pace 处理器，能够解决复杂的计算任务，证明了该系统在实际应用中的可行性。该处理器展示了如何解决光子和电子硬体的整合、精度、以及对不同软体和演算法的需求，这证明了该技术可以进行规模化发展。
至于，另一篇论文中，来自加州 Lightmatter 公司叙述了一种光子处理器，它能够以与传统电子处理器相当的精度运行两个人工智慧系统。该公司藉由生成莎士比亚式的文件、准确分类电影评论、以及执行经典电脑游戏来展示其光子处理器的有效性。然而，即便该平台还具有其可扩展的潜力。但是在当前可用材料和工程限制上，仍然降低了处理器部分速度和整体计算能力。
先前两支团队都表示，他们的光子系统可以成为可发展下一代硬体当中的一部分，借以支援人工智慧的应用。这最终将使光子运算变得可行。尽管当前还需要进一步的改进，尤其是在使用更有效的材料或设计部分，但整体的发展仍指日可待。
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图片来源：辉达
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