上海交大首次實現全光計算晶片 能效顯著提升
發佈時間：11:05 2025-12-20 HKT
上海交通大學科研人員近日在新一代光計算晶片領域取得突破，首次實現了支持大規模語義媒體生成模型的全光計算晶片。相關研究昨日（19日）發表於國際頂尖學術期刊《科學》（Science）。
光計算受到廣泛關注
上海交通大學介紹稱，隨著深度神經網絡和大規模生成模型的迅猛演進，AI正以前所未有的速度革新世界。然而，規模爆炸式增長的生成模型帶來超高算力和能耗需求，與傳統晶片架構的性能增長速度已出現日益嚴峻的緊迫缺口。
光天然具備高速和並行的優勢，因此被視為突破算力與能耗瓶頸的重要方向，光計算等新型架構在科學界受到廣泛關注。所謂光計算，並非讓電子在晶體管中運行，而是讓光在晶片中傳播，用光場的變化完成計算。
是次研究首次提出全光大規模語義生成晶片LightGen，這也是國際首次實現的大規模全光生成式AI晶片，在單枚晶片上同時突破了百萬級光學神經元集成、全光維度轉換、無真值光晶片訓練算法的領域公認瓶頸。
LightGen可完整實現「輸入—理解—語義操控—生成」的閉環，完成高分辨率（≥512×512）圖像語義生成、3D生成（NeRF）、高清視頻生成及語義調控，同時支持去噪、局部與全局特征遷移等多項大規模生成式任務。
理論算力提升7個數量級
實測表明，即便採用較滯後性能的輸入設備，LightGen仍可取得相比頂尖數字晶片2個和2個數量級的算力和能效提升。而如果採用前沿設備，LightGen理論可實現算力提升7個數量級、能效提升8個數量級的性能躍升。
上海交大集成電路學院助理教授陳一彤表示，把光計算真正用到生成式AI上並不簡單，已有的全光計算晶片主要局限於小規模、分類任務，光電級聯或複用又會嚴重削弱光計算速度。如何讓下一代算力光晶片運行複雜生成模型，是全球智能計算領域公認的難題。LightGen為新一代光計算晶片助力前沿AI開闢了新路徑，也為探索更高速、更高能效的生成式智能計算提供了新的研究方向。
