性能超英偉達(dá) 10 倍？微軟投資的 OPU 又是什么黑科技

前有GPU，后有TPU，如今的AI芯片市場(chǎng)又來(lái)了新玩家——OPU。

據(jù)科技媒體Tom's Hardware 報(bào)道，比爾·蓋茨旗下蓋茨前沿基金領(lǐng)投的初創(chuàng)公司Neurophos宣布推出首款光學(xué)處理單元（OPU）Tulkas T100，這一突破性產(chǎn)品在FP4/INT4低精度計(jì)算負(fù)載下，性能直接達(dá)到英偉達(dá)最新Vera Rubin NVL72 AI超級(jí)計(jì)算機(jī)的10倍，且功耗水平基本持平，為破解當(dāng)前AI算力瓶頸提供了全新的光子計(jì)算路徑。

我們都知道傳統(tǒng)電子芯片正受摩爾定律物理極限約束，面臨能耗過高、算力增速不足的困境，新型算力芯片一直是產(chǎn)業(yè)突破的核心方向。而這款OPU的核心競(jìng)爭(zhēng)力就是源于光晶體管微型化技術(shù)的重大突破。

Neurophos首席執(zhí)行官Patrick Bowen介紹，傳統(tǒng)硅光芯片公司量產(chǎn)的光晶體管長(zhǎng)度不僅難以實(shí)現(xiàn)高密度集成，更無(wú)法與成熟的芯片比拼計(jì)算密度，且存在傳輸損耗大、能耗控制難等問題。

而該公司通過技術(shù)創(chuàng)新，成功將光晶體管體積縮小至原來(lái)的萬(wàn)分之一，使其可完全兼容標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝量產(chǎn)，首次實(shí)現(xiàn)單芯片集成百萬(wàn)級(jí)微米級(jí)光學(xué)處理元件，從根本上解決了光子計(jì)算規(guī)模化應(yīng)用的核心障礙，為大規(guī)模光子計(jì)算架構(gòu)落地奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

依托這一核心突破，Tulkas T100在硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)一步放大優(yōu)勢(shì)，憑借大尺寸計(jì)算矩陣與超高運(yùn)行頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)AI芯片的性能反超。其集成了1000×1000像素規(guī)格的光子傳感器矩陣，規(guī)模達(dá)到主流AI GPU 256×256矩陣的15倍，大幅提升了并行數(shù)據(jù)處理能力，尤其適配大語(yǔ)言模型訓(xùn)練、自動(dòng)駕駛實(shí)時(shí)感知等高頻并行任務(wù)。

同時(shí)，該芯片理論運(yùn)行頻率高達(dá)56GHz，是英特爾酷睿i9-14900KF頻率紀(jì)錄的6倍，搭配768GB高帶寬HBM內(nèi)存，可實(shí)現(xiàn)470PetaOPS的運(yùn)算速度，僅需1個(gè)25平方毫米的光學(xué)張量核心，就能媲美英偉達(dá)GPU數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)核心的綜合效能，能效比優(yōu)勢(shì)顯著。

如果Tulkas T100進(jìn)展順利，那么很有可能成為英偉達(dá)GPU的有力競(jìng)爭(zhēng)者。

技術(shù)突破背后離不開資本的強(qiáng)力加持，Neurophos近期剛完成1.1億美元超額認(rèn)購(gòu)A輪融資，累計(jì)融資規(guī)模達(dá)1.18億美元，投資方涵蓋微軟、沙特阿美風(fēng)投、博世風(fēng)投等多家跨行業(yè)巨頭機(jī)構(gòu)。

據(jù)了解，本輪融資將主要用于加速OPU全系統(tǒng)交付進(jìn)程，包括數(shù)據(jù)中心專用模塊、適配AI場(chǎng)景的軟件棧及開發(fā)者硬件套件研發(fā)，同時(shí)擴(kuò)建美國(guó)德州總部研發(fā)基地，并在舊金山增設(shè)工程中心強(qiáng)化技術(shù)落地能力。

作為核心支持者，微軟正積極探索將OPU融入自身Azure云服務(wù)的AI基礎(chǔ)設(shè)施，以期解決大模型推理中的算力瓶頸與能耗難題。

盡管性能表現(xiàn)亮眼，但Tulkas T100要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化仍需跨越多重量產(chǎn)門檻。目前該產(chǎn)品仍處于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段，預(yù)計(jì)2028年初實(shí)現(xiàn)首批系統(tǒng)量產(chǎn)，初期年供應(yīng)量?jī)H以千臺(tái)為單位，遠(yuǎn)無(wú)法滿足市場(chǎng)需求。

技術(shù)層面，除了要攻克光芯片一直存在的核心技術(shù)難題，還需解決光子芯片量產(chǎn)中的良率控制、成本優(yōu)化等行業(yè)共性問題。

不過有微軟的口碑，Neurophos在商業(yè)化道路上已快速實(shí)現(xiàn)落地布局，與挪威數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商Terakraft達(dá)成合作，計(jì)劃2027年在數(shù)據(jù)中心算力加速場(chǎng)景啟動(dòng)試點(diǎn)應(yīng)用，積累實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)以優(yōu)化產(chǎn)品。

當(dāng)前光子計(jì)算已成為全球半導(dǎo)體賽道的新風(fēng)口，除了Neurophos，科技巨頭紛紛加速布局，例如英偉達(dá)在Vera Rubin平臺(tái)中集成光子交換系統(tǒng)，AMD計(jì)劃投資2.8億美元建立硅光子研發(fā)中心，IBM、英特爾等也在光邏輯器件、光互聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域深耕。

分析師指出，隨著AI算力需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，僅靠英偉達(dá)一家難以填補(bǔ)市場(chǎng)缺口，若OPU等創(chuàng)新技術(shù)若能突破量產(chǎn)瓶頸，那自然能滿足更多市場(chǎng)需求。

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