AI光芯片大突破！清华交叉Science发布“太极”

今日，清华大学官方宣称，清华交叉信息学院团队研制了全球首款大规模干涉衍射异构集成芯片“太极”（Taichi）。

“太极”光芯片

光计算，顾名思义是将计算载体从电变为光，利用光在芯片中的传播进行计算，以其超高的并行度和速度，是未来颠覆性计算架构的最有力竞争方案之一。

光芯片具备高速高并行计算优势，被寄予厚望支撑大模型等 AI 应用。

清华叉院的成果以“大规模光芯片太极赋能 160TOPS/W 通用人工智能”（Large-scale photonic chiplets Taichi empowers 160 TOPS/W artificial general intelligence）为题，发表在最新一期的 Science 上。

清华大学电子工程系为第一单位，方璐副教授、戴琼海院士为论文的通讯作者，电子系博士生徐智昊、博士后周天贶（清华大学水木学者）为论文一作。

“从 0 到 1” 重新设计适合光计算的新架构，是清华团队迈出的关键一步。

这款 AI 光芯片为全球首款大规模干涉衍射异构集成芯片，实现了 160 TOPS/W 的通用智能计算能力，“太极”芯片具备 879 T MACS/mm^2 的面积效率与 160 TOPS/W 的能量效率，首次赋能光计算实现自然场景千类对象识别、跨模态内容生成等人工智能复杂任务。

这种架构特别适合于支撑大模型等先进人工智能应用，有望在后摩尔时代超越硅基电子计算。

团队受到周易典籍中“易有太极，是生两仪”理念启发，开发了一种创新的干涉-衍射联合传播模型。该模型结合了衍射光计算的大规模并行处理能力和干涉光计算的灵活性，通过部分与整体的重构复用策略，实现了衍射编解码和干涉特征计算的优化。

该设计突破了传统通量瓶颈的限制，采用自底向上的方法构建了分布式广度光计算架构，摒弃了传统电子深度计算范式，利用光在芯片中的传播进行计算，从而实现了超高的并行度和速度。

这种架构为集成电路上实现大规模的通用智能光计算开辟了新的道路，特别适合于支撑大模型等先进人工智能应用，有望在后摩尔时代超越硅基电子计算。

“太极”光芯片的研发过程体现了多学科交叉融合的特点，涉及电子系、自动化系、集成电路学院、软件学院等多个领域的专家学者。