這個(gè)秋天，隨著蘋果公司搭載A17 pro芯片的最新款iPhone開始發(fā)售，電子芯片正式進(jìn)入3nm時(shí)代，制程工藝迭代的空間越來(lái)越小，想要在單個(gè)芯片上增加晶體管的密度越來(lái)越難。

既然很難在單個(gè)芯片上集成更多的晶體管，業(yè)界開辟出新的思路，利用先進(jìn)封裝工藝，將多個(gè)芯粒封裝在同一塊基板上，進(jìn)而擴(kuò)大芯片的總面積以提升晶體管數(shù)量，這就是芯粒系統(tǒng)。封裝內(nèi)芯粒間和芯粒內(nèi)形成的互連網(wǎng)絡(luò)，也因此被稱為片上網(wǎng)絡(luò)。

然而，芯片面積增大，意味著數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x變長(zhǎng)。而在純數(shù)字電路中，每個(gè)計(jì)算單元（芯粒）更適合與相鄰的單元進(jìn)行數(shù)據(jù)搬運(yùn)，如果要和較遠(yuǎn)距離的單元進(jìn)行通信，往往需要將數(shù)據(jù)通過(guò)相鄰單元逐個(gè)搬運(yùn)，芯片性能的提升帶來(lái)的是延遲和功耗的加大，其邊際成本越來(lái)越高。

為了尋找更理想的片上互連解決方案，曦智科技基于大規(guī)模光電集成，提出了片上光網(wǎng)絡(luò)（Optical Network on Chip, oNOC）技術(shù)，引入光子芯片作為數(shù)據(jù)傳輸樞紐，助力芯粒系統(tǒng)提升整體硬件使用效率 。

從物理特性上來(lái)看，光在傳輸時(shí)對(duì)于距離不敏感，在單個(gè)封裝系統(tǒng)中，傳輸幾厘米和幾毫米，其功耗和延遲在本質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別，因此我們可以用光建造長(zhǎng)距離的“高速通信網(wǎng)絡(luò) ”，支持多達(dá)數(shù)十個(gè)以上的電芯粒互連。在需要通過(guò)擴(kuò)大芯片面積來(lái)?yè)Q取算力提升的情境下，傳輸?shù)木嚯x越長(zhǎng)，光的優(yōu)勢(shì)將越明顯。

另一方面，片上光網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)更靈活、更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且適合于任意物理位置的兩個(gè)計(jì)算單元（芯粒）之間的傳輸，讓計(jì)算機(jī)架構(gòu)設(shè)計(jì)更加靈活，優(yōu)化系統(tǒng)工作，提高整體利用率。

如果將芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸視為在兩地間通行，片上光互連就好像給只有馬路的城市加上了地鐵和高架橋，讓通行更高效省力。

基于oNOC技術(shù)，曦智科技推出首個(gè)用于特定領(lǐng)域人工智能（AI）工作負(fù)載的片上光網(wǎng)絡(luò)（oNOC）處理器——Hummingbird（點(diǎn)擊查看更多），采用先進(jìn)的封裝技術(shù)，將一塊光芯片和一塊電芯片進(jìn)行垂直堆疊，集成為一個(gè)系統(tǒng)級(jí)封裝（System in Package, SiP），在系統(tǒng)中，光芯片作為片上網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)電芯片上各個(gè)核間的信息傳輸。

通過(guò)光芯片上的U型光波導(dǎo)，電芯片的64個(gè)核之間可實(shí)現(xiàn)all-to-all全通道廣播，從而顯著降低系統(tǒng)延遲，提升單芯片性能。

片上光網(wǎng)絡(luò)可從單個(gè)芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)互連擴(kuò)展至晶圓級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)，以支持大規(guī)模芯粒架構(gòu)。借助oNOC，將工作負(fù)載映射到不同硬件變得更加容易，為計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也變得更加靈活。

曦智科技通過(guò)片上光網(wǎng)絡(luò)與光子矩陣計(jì)算、片間光網(wǎng)絡(luò)打造的光電混合計(jì)算新范式，將從單節(jié)點(diǎn)縱向提升和多節(jié)點(diǎn)橫向擴(kuò)展的不同維度，突破算力增長(zhǎng)瓶頸的制約，持續(xù)為客戶提供更高算力、更低延遲、更低功耗的解決方案。

關(guān)于曦智科技曦智科技(Lightelligence)成立于2017年，是全球光電混合計(jì)算領(lǐng)軍企業(yè)。公司憑借在集成光子領(lǐng)域的開創(chuàng)性技術(shù)和全球頂尖的集成電路技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，致力于在計(jì)算需求爆發(fā)的時(shí)代，為客戶提供一系列算力躍遷解決方案，與客戶共建更智能、更可持續(xù)的世界。曦智科技從光子矩陣計(jì)算(oMAC)、片上光網(wǎng)絡(luò)(oNOC)和片間光網(wǎng)絡(luò)(oNET)三大核心技術(shù)出發(fā)，打造光子計(jì)算和光子網(wǎng)絡(luò)兩大產(chǎn)品線，與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、金融、自動(dòng)駕駛、生物醫(yī)藥、材料研究等領(lǐng)域客戶開展緊密合作，持續(xù)為客戶提供更具創(chuàng)造性的高效算力支撐。

審核編輯：湯梓紅