随着人工智能等技术发展，新型计算需求大增，传统电子芯片架构及CMOS电路限制了计算效能。近日，《科学·进展》公开一种新型光学张量处理器，其独特性能使能效远超当前先进数字计算系统，为突破计算效能瓶颈带来希望。
新型计算需求与现有计算瓶颈
人工智能、物联网、移动网络等技术快速扩张，带来大量需张量处理的新型计算需求。传统电子芯片的冯·诺依曼架构难满足速度要求，如今GPU、TPU等成为高性能计算主力。然而，这些计算方式基于CMOS电路，虽通过多个处理单元提高数据带宽，但受线路电容限制，处理器能量效率和时钟频率与处理单元数量成反比，成为CMOS电子学根本瓶颈。
新型光学张量处理器的卓越性能
此次发表的光学张量处理器利用空间 - 时间 - 波长三维光学并行性，每秒能执行数万亿次计算，使用O（N）个调制器可在每个时钟周期实现O（N²）次计算。该系统基于晶圆制造，采用高速薄膜铌酸锂调制器，每符号能耗仅数十飞焦耳，还具备高可扩展性，成功运行了40.5万参数的机器学习模型。
突出的能效优势
在测试中，该光学张量处理器系统展现出每瓦260TOPS的全系统能效潜力，相比当前最先进的数字计算系统（如英伟达H100），其能效高出100倍以上，在突破计算效能瓶颈方面极具潜力。