光子算數(shù)的光子人工智能芯片專利揭秘

光子算數(shù)提出的此項(xiàng)專利，利用光學(xué)分束器將調(diào)制器所出射的光信號(hào)分成多束光子信號(hào)，以使得每個(gè)調(diào)制器可以負(fù)責(zé)多路光路的傳輸，從而增大光子人工智能芯片內(nèi)所包含的傳輸光路的數(shù)量，提高其并行計(jì)算的能力，同時(shí)減少調(diào)制器的使用數(shù)量，降低光子人工智能芯片封裝和測(cè)試的難度。

集微網(wǎng)消息，通信和人工智能可謂是最炙手可熱的科技辭藻，在通信與AI的結(jié)合下，未來(lái)也將會(huì)是一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)的智能時(shí)代，那么當(dāng)前較為火熱的硅光子芯片與人工智能相結(jié)合會(huì)產(chǎn)生什么樣的火花呢？

隨著人工智能的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的純電芯片構(gòu)架方案逐漸顯得力不從心，能耗壓力更為顯著。這時(shí)，光通信產(chǎn)業(yè)中的硅光子芯片技術(shù)迅速崛起，為AI芯片的下一步發(fā)展提供了可能。

光子人工智能芯片是指采用硅基光子集成技術(shù)，讓光提供算力，為人工智能應(yīng)用提供高性能的硬件支持，其主要用于處理人工智能算法。為了實(shí)現(xiàn)人工智能算法中的海量并行計(jì)算，以提高光子人工智能芯片的計(jì)算能力，則需要使光子人工智能芯片內(nèi)部有若干條獨(dú)立傳輸?shù)墓饴贰?/p>

目前，常通過(guò)增加調(diào)制器數(shù)量的方式來(lái)解決上述問(wèn)題。但是，由于調(diào)制器具有一定的面積，且每個(gè)調(diào)制器均具有較多獨(dú)立的pin腳，因此，調(diào)制器數(shù)量的增多會(huì)導(dǎo)致光子人工智能芯片面積和pin腳數(shù)量的增多，進(jìn)而加大光子人工智能芯片封裝和測(cè)試的難度，而這就在一定程度上限制了光子人工智能芯片計(jì)算能力的進(jìn)一步提高。所以，如何降低調(diào)制器的使用數(shù)量，并提高光子人工智能芯片的計(jì)算能力，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

有鑒于此，光子算數(shù)申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“一種光子人工智能芯片”（申請(qǐng)?zhí)枺?01910791210 .X）的發(fā)明專利。該專利發(fā)明的光子人工智能芯片可以降低調(diào)制器的使用數(shù)量，并提高光子人工智能芯片的計(jì)算能力。

圖1 光子人工智能芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

上圖1是本發(fā)明提供的一種光子人工智能芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，它主要包括：調(diào)制器1、光傳輸介質(zhì)2以及計(jì)算模塊3。

在光子人工智能芯片進(jìn)行計(jì)算時(shí)，調(diào)制器1會(huì)接收帶有待計(jì)算信息的電信號(hào)，并將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的光信號(hào)，光學(xué)分束器可以將調(diào)制器1轉(zhuǎn)換成的光信號(hào)分成多束光子信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)多束光子信號(hào)的獨(dú)立傳輸，每個(gè)調(diào)制器1所對(duì)應(yīng)的光傳輸介質(zhì)2的數(shù)量與光子信號(hào)的束數(shù)相等，即每個(gè)調(diào)制器1對(duì)應(yīng)有n個(gè)光傳輸介質(zhì)2，以形成n條獨(dú)立傳輸?shù)墓饴贰Ｆ渲?，n個(gè)光傳輸介質(zhì)2與n束光子信號(hào)一一對(duì)應(yīng)。計(jì)算模塊3則用來(lái)從光傳輸介質(zhì)2中接收子光信號(hào)，并對(duì)接收到的子光信號(hào)進(jìn)行計(jì)算。

也就是說(shuō)，通過(guò)光學(xué)分束器將每個(gè)調(diào)制器1所輸出的光信號(hào)一分為多(形成廣播結(jié)構(gòu))，以使得每個(gè)調(diào)制器1可以同時(shí)負(fù)責(zé)多路光路的傳輸，從而提高光路傳輸?shù)牟⑿卸?，進(jìn)而提高光子人工智能芯片的計(jì)算能力。

另外，由于通過(guò)光學(xué)分束器使得每個(gè)調(diào)制器1同時(shí)負(fù)責(zé)多路光路的傳輸，那么就會(huì)使得光子人工智能芯片內(nèi)包含的傳輸光路的數(shù)量遠(yuǎn)大于調(diào)制器1的數(shù)量，即可以在提高光子人工智能芯片計(jì)算能力的同時(shí)減少調(diào)制器1的使用數(shù)量，從而減少芯片的面積和pin腳數(shù)量。

在光子人工智能芯片中，計(jì)算模塊3含有多個(gè)計(jì)算單元31，其中每個(gè)計(jì)算單元31對(duì)應(yīng)連接一個(gè)光傳輸介質(zhì)2，這樣就可以通過(guò)計(jì)算單元31分別對(duì)光傳輸介質(zhì)2傳輸過(guò)來(lái)的光子信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，從而提高光子人工智能芯片的計(jì)算效率。

光子算數(shù)提出的此項(xiàng)專利，利用光學(xué)分束器將調(diào)制器所出射的光信號(hào)分成多束光子信號(hào)，以使得每個(gè)調(diào)制器可以負(fù)責(zé)多路光路的傳輸，從而增大光子人工智能芯片內(nèi)所包含的傳輸光路的數(shù)量，提高其并行計(jì)算的能力，同時(shí)減少調(diào)制器的使用數(shù)量，降低光子人工智能芯片封裝和測(cè)試的難度。

在產(chǎn)品研發(fā)后，光子算數(shù)的團(tuán)隊(duì)還正繼續(xù)優(yōu)化其芯片性能，相信在不久的將來(lái)，隨著第一批硅光子AI計(jì)算芯片的商用化，必定會(huì)給人工智能計(jì)算硬件的發(fā)展帶來(lái)新局面。