光子计算:离我们的生活到底还有多远

0923那天南京飘着点毛毛雨,我挤在紫金山脚下一个没挂牌子的小型算力沙龙里,隔着满场的速溶咖啡味和代码味,听见一群穿冲锋衣的大佬围着一个半人高的黑箱子叹气。我凑过去看,箱子侧面印着极小的四个字:光子原型。 那是我第一次近距离摸到和光子计算有关的实物。之前只在论文和创投通稿里见过这个词,感觉遥远得像火星上的矿石。直到那天伸手碰了碰箱子的散热外壳,居然只是温的。我当时第一反应是,这玩意真的在跑任务?

别被名字唬住,光子就是来解决电子的老问题

现在硅基芯片发展到现在,碰到的天花板说白了就两个:一个是物理极限,制程走到3nm以下,电子的漏电流越来越严重,发热大到离谱,数据中心为了散热花的钱,快赶上买芯片的钱了。另一个是并行效率,现在训练大模型,处理自动驾驶点云,一大堆任务要同时算,电子在导线里挤着走,互相干扰,速度根本提不上去。 光子不一样。 光子天生就是走直线的,不同方向的光子穿过去都不会互相干扰,天生适合并行计算。同样的任务,一千个数据电子要一个一个排队算,光子能一千个一起上,功耗还低一大截。
光子计算与电子计算信号路径对比图
光子计算与电子计算信号路径对比图
说实话,光子计算不是什么凭空冒出来的新东西。我们现在用的光纤宽带,早就把光子用来传信号了,几十年前就替换了铜线。现在做的,只不过是把光子从“负责送信”改成“负责算账”而已,逻辑顺得很。

网上那些满天飞的误区,别信

我那天在沙龙围观了半小时,听到最多的两句胡说就是一句“光子计算要取代硅基芯片”,一句“光子计算还是实验室噱头,十年都用不上”。 先扯第一个。哪那么容易取代啊。光子计算现在擅长的,是高并行度的特定计算任务,比如大模型推理、药物分子模拟、自动驾驶点云处理这种,一堆数据要同时运算的活。你让它跑操作系统,打开Word写文档,处理日常的零散任务,它还真不如你口袋里手机的硅芯片好用。未来很长一段时间里,都是硅芯片干通用活,光子芯片干加速活,两者搭伙过日子,谁也取代不了谁。 再扯第二个。真不是实验室里画的饼。我那天散场的时候碰到一个从上海过来的创业者,他们团队已经给车企做了光子计算推理芯片的路测,实际跑高速的时候,处理路测点云的延迟比纯电子方案低了很多,功耗也压得很低。现在已经在做小规模的试点了,不是遥不可及的东西。
光子计算端侧推理芯片原型实拍
光子计算端侧推理芯片原型实拍
不过话说回来,现在创投圈把光子计算吹得太神了,好像明天就能颠覆整个半导体行业,什么阿猫阿狗都能蹭个热度融钱,这一点倒是要警惕。噱头太多,干货太少,是很多新技术刚火起来的通病,对吧。

真正的坎,到底在哪里

真正的坎,到底在哪里
真正的坎,到底在哪里
那天大佬们围着箱子叹气,不是没有道理的。光子计算要真正大规模用起来,还有好几个坎要跨。 第一个坎就是集成度。现在光子器件的尺寸,比硅基的晶体管大太多了。硅芯片能在指甲盖大的地方塞几百亿个晶体管,光子芯片现在做不到,要是想做通用光子芯片,体积会大得离谱,根本塞不进数据中心的机架,更别说手机这种端侧设备了。现在工艺还在追,怎么把光子器件做小,高密度集成在一起,是最大的难题。 第二个坎就是电光转换。你要让光子帮你算账,得先把电信号转换成光信号,算完了再转回来给你用。现在这个转换过程,损耗还是不小,速度也提不上来,要是转换的成本比计算省下来的还多,那就得不偿失了。 还有一个坎就是成本。现在做一块光子原型芯片,成本远高于同算力的硅芯片,大规模商用根本没人用得起。只有工艺成熟了,规模上去了,成本才能降下来,这都需要时间。 那天散会后我在山脚找了个小店吃鸭血粉丝,旁边坐两个刚读研的学生,一直在争论光子计算是不是资本炒出来的智商税。我忍不住多嘴了一句,你们现在刷的短视频,传信号用的就是光纤,光子早就进入你生活了,只不过现在它要从送信的变成算账的而已。 天还下着小雨,雨丝飘进窗户,落在汤碗边上。我突然想起二十年前,那时候谁能想到现在人人手里都有算力比当年超级计算机还强的手机呢?新技术从来都是慢慢长出来的,不是一下子蹦出来颠覆世界的。 说不定再过十年,你刷短视频的零延迟,你用的大模型工具的快速响应,背后就有一块光子计算芯片在安安静静干活。不用惊讶,它只是顺着光,走到了该去的地方。

作者|科技

排版|科技

审核|小准

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文章名称:光子计算:离我们的生活到底还有多远
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