集中力量突破光子技术

本文转自：人民政协报

全国政协委员徐晋：

集中力量突破光子技术

本报记者 高志民

《&nbsp人民政协报 》 （&nbsp2024年03月21日 &nbsp第&nbsp07&nbsp版）

“当前，随着AI繁荣发展，需处理的数据呈爆炸式增长，对算力需求呈指数增长。目前的电子芯片集成技术逐步接近物理极限，光子集成技术有了无限的前景。”全国政协委员、中国电子科技集团公司高级专家徐晋接受记者采访时呼吁，要把光电融合设计、光电混合计算纳入国家发展战略，进一步重视光子技术的研发。

徐晋分析说，尽管电子芯片集成度越来越高、架构越来越优化、能力越来越强，但由一个个电子开关执行基本逻辑运算的构成本质无法改变，并且集成密度受电子基本物理特性的制约，面临功耗墙、速度墙阻碍，逐渐接近极限，无法超越，将越来越不能满足AI不断演进对算力的需求。但AI计算中包含大量的对算力要求高但算法较为简单的矩阵运算，可以利用光在通过可调介质传输时瞬间完成，且能量消耗几乎可忽略不计（若不考虑光电、电光转换功耗），现已有探索通过光电混合设计方式来实现AI计算，光计算有望在一定程度上解决AI领域中对算力的急切需求。

“2023年，牛津大学团队介绍了一种集成光子-电子硬件，利用光进行高维数据处理，满足AI任务不断升级的需求，能将并行计算能力提升数百至数千倍；清华大学开发了一款光电融合芯片，在复杂智能视觉任务中，算力达到目前高性能商用芯片的3000余倍，能效提升四百万倍。”徐晋分析说，国际上，随着各大高校以及微软、IBM等产业巨头在光计算领域成果的发布，光计算技术的认可度逐步提升。我国诸多研究所和大学都进行了长期研究，国内现有250余所大学开设光电信息科学与工程专业，约有113万人从事光学和光子学元件设计制造，占全球就业人数的近1/3。国家针对光子集成技术也实施了一系列重大研究计划，取得了很大的成就。

“这是一个全新的、专业涉及面广、理论和技术要求高的行业，全球光子技术及产业都处在起步状态，中国与世界基本处在同一起跑线上。”徐晋坦言，“虽然发展潜力巨大，但当前发展还存在以下突出问题：基本处于探索和局部应用阶段，系统规模小，产业链还未形成，对传统电子计算还未产生竞争态势；学科和研究碎片化，技术路线不收敛，缺乏领军人才，缺乏系统架构研究与设计；工艺设备的研发实力薄弱，缺乏标准化和规范化的光子集成技术工艺平台，以及芯片封装和测试分析技术落后等问题。”

“尽快建立光电融合设计、开发、测试、应用技术标准，构建培养创新应用生态。”徐晋建议，整合国家在光电领域的优势发展力量，由中国科学院或中国工程院牵头，就光电融合设计、光电混合计算的发展前景和方向，集中国家在计算机科学、微电子学、光子学、微波、数学等方向顶级专家团队，联合开展规划论证，确立发展技术路线，提出发展决策建议，探索人类“追光逐芯”之路。