在这个世界上,半导体技术是衡量一个国家实力的重要指标。美国作为世界上zui大的芯片制造商之一,为了阻止中国在芯片领域的突破,对其进行了多方面的。
然而,中国并没有因此气馁,反而在逆境中迎来了新的机遇。中国中科院在zui近几年取得了令人瞩目的成果:研发出了具有极高集成性的光波卷积芯片。
这项发现不仅打破了美国在人工智能领域的垄断地位,也将美国在人工智能领域的神话彻底粉碎。
在深入探讨之前,让我们先了解一下什么是光卷积算子。
光卷积处理器是一种基于光学理论对图像进行卷积运算的装置。它利用光的干涉、衍射及波长选择等特性,通过光的结构与光的组合实现了对光的卷积操作。
它将输入的图像转换成一组光信号,再由一组光学元件完成卷积运算。这些光学元件包括光学透镜、衍射光栅、空间光调制器等。它们可以对光场进行聚焦、分离、调控、成像等操作。
在光卷积算子中,有两种方法可以进行卷积运算。一种是基于干涉的空域卷积,即将输入的图像与卷积核分别以光的形式进行编码,再将两个图像在干涉仪上进行重叠,zui后得到一幅图像。
另一种是基于衍射的频域卷积,即将输入的图像经过衍射光栅形成一道衍射波束,再与卷积核层的衍射波重叠,再由反衍射光栅变换成输出图像。
与传统的人工智能芯片相比,光波卷积处理器有着诸多优势。
首先,由于光信号传输速度快,使得光卷积处理器能够同时进行海量的像素运算。因此,该方法在处理大规模、高分辨率、高精度的数据时表现出显著的优越性。
其次,由于可以充分利用光器件优异的性能,因此,在对光信号进行传输和处理时,可以降低系统功耗。另外,由于光波在传输和加工时对噪声和干扰不敏感,因此,该方法具有很好的抗噪声能力。
本项目提出了一种基于光的图像卷积算法,该算法具有速度快、能耗低、抗噪声能力好等特点。该方法在图像处理、模式识别、光学计算、神经网络等方面有着重要的应用。
据中信建设集团介绍,近年来光学计算在人工智能芯片方面有了很大的进展。比如“环境”芯片,“环境”芯片是由几家公司联合研发出来的一款基于光的人工智能芯片,其运算能力比英伟达的A100还要强1.5到10倍!
zui重要的是,英伟达在台积电的帮助下,用了一台高端光刻机,才完成了人工智能芯片的制造,而中国中科院自己研发的光波卷积芯片,却是用了一台普通的光刻机。
这对中国来说,jue对是一个巨大的优势。要知道,目前世界上wei一有能力生产超高功率光刻机的,就是荷兰的 ASML公司,而且还是从美国进口的。美国人的思维方式就是,你要用我的,我说什么,你就要乖乖听,不然我就不给你。
于是,在美国施加各种压力之后,荷兰政府终于在九月一日,通过了新一期的《半导体器件出口控制条例》。荷兰guan方并没有明确指出对象,但所有人都知道,这件事情的风向标,正是来自于 ASML。
随着荷兰的出口限制令的实施, ASML公司将从九月一日开始,停止向中国供应渗透光刻机和超高紫外光刻机。
不过幸运的是,光学计算机的芯片已经被中国科学院研究出来了,即便是 ASML停止供应,对国内的半导体产业来说,也只是起到了一种激励作用而已。
当前,硅光电技术的发展速度是世界上zui快的。据预测,在2027年之前,以硅为he心的光学组件将占据50%的市场份额。
因此,未来四年内,光学计算机将会迎来一个飞速发展的时期,如果 ASML继续原地踏步,迟早会被甩在后面。