近日，清华大学自动化系戴琼海院士、吴嘉敏助理教授与电子工程系方璐副教授、乔飞副研究员联合攻关，取得芯片领域关键成果。他们研发的ACCEL光电计算芯片，在多项复杂智能视觉任务中，达到现有高性能芯片相同准确率的同时，国际首次实测算力提升三千余倍，能效提升四百万余倍，为超高性能芯片研发开辟全新路径。 相关成果发表在《自然》杂志上。
经多年探索，清华大学团队创造性地提出纯模拟电融合光芯片的架构，制成光电计算芯片。利用光计算性能优势，突破了数据转换速度、精度与功耗相互制约的物理瓶颈，在一枚芯片上解决了大规模集成、高效非线性、高速光电接口三个难点。
ACCEL光电计算芯片不仅成功完成了交通场景判别、高分辨率图像识别、弱光计算等实际场景中的智能视觉任务，且耗时和功耗不到目前高性能芯片的千分之一。同时，基于研发出的自适应训练算法，该芯片仅采用百纳米级工艺精度，就可取得比先进制程芯片多个数量级的性能提升，实现性能的飞跃。
“如果用交通工具的运行时间来模拟芯片中信息流计算的时间，这枚芯片的出现，相当于将高铁8小时的运行时间缩短到8秒钟。”中国工程院院士、清华自动化系教授戴琼海介绍，团队在芯片研发中创造性地提出了光电深度融合的计算框架，摆脱传统芯片架构中数据转换速度、精度与功耗相互制约的物理瓶颈，在芯片上突破大规模计算单元集成、高效非线性、高速光电接口等难题。实测表现下，芯片的系统级算力达到目前高性能芯片的3000余倍。
高超的算力，只是这枚芯片的优势之一。在团队演示的智能视觉任务和交通场景计算中，芯片的系统级能效实测达到了现有高性能芯片的400万余倍。形象地说，原本供现有芯片工作一小时的电量，可供它工作500余年。而超低功耗运行的光电融合芯片也有助于大幅改善芯片发热问题。此外，芯片光学部分的加工采用百纳米级的最小线宽，造价相比现有高性能芯片大幅下降，性能达到多个数量级的提升。
“科幻电影《流浪地球》中，人工智能系统莫斯仅几秒钟便可遍历所有拯救地球的方案。在超高性能光电芯片的研发下，影片中‘未来计算器’的诞生似乎已不再遥远。”戴琼海表示，光电深度融合的计算框架的开发，对量子计算、存内计算等其他未来高效能技术与当前电子信息系统的融合深有启发。他透露，团队目前正在持续研发，致力于将新架构真正落地到现实生活，解决国计民生的重大需求。
