為何必須是光芯片？

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如今人工智能無處不在，即使是對它不感興趣或不希望在設備上使用人工智能的人，也無法回避它。無論你對這項技術持何種態度，有兩點毋庸置疑：人工智能導致芯片短缺，持續推高科技產品價格；而且它對環境造成了極其嚴重的破壞。后者源于人工智能對處理能力的巨大需求。人工智能數據中心消耗大量的電力和水，以至于僅僅對聊天機器人保持禮貌，就讓 ChatGPT 損失了數千萬美元。

不過，一項新技術有望提升人工智能的能源效率：光子芯片。與目前使用電子驅動的芯片不同，光子芯片利用光子（光粒子）進行計算。換句話說，它們使用光而非電能進行人工智能計算，從而消耗更少的自然資源。

光子芯片不僅對環境更友好，而且性能更強大，運行速度甚至比現有GPU更快。隨著我們的生活日益依賴網絡和人工智能，數據中心的能源消耗也隨之增加，光子芯片有望在減少這項技術對環境的負面影響的同時，帶來整體性能的提升。

在深入探討光子芯片為何更環保之前，我們首先應該解釋一下傳統硅芯片的工作原理。一個微小的微芯片包含數十億個晶體管，用于控制電流的通斷，本質上就是推動電子在電路中流動。這會產生摩擦，進而產生熱量，因此數據中心需要配備復雜的冷卻系統，而這些系統需要消耗大量的水。

光子芯片用光子神經元取代了晶體管，這些光子神經元引導光穿過芯片以獲取能量。當然，它們并非完全不需要電力，因為它們需要在電子設備中工作。它們的作用是將電信號轉換為光信號，進行必要的計算，然后再將結果轉換回電信號系統，最終返回計算機。

此外，一條光路可以承載多個通道（這是電流無法做到的），這意味著這些芯片能夠同時處理多個數據，從而比單獨處理消耗更少的能量。更重要的是，光不像電流那樣會受到電阻的影響，因此光子芯片可以在不產生大量熱量的情況下執行相同的任務，進而減少水的消耗。

除了能效更高之外，光子芯片的性能也比目前使用的芯片更強。中國LightGen公司的科學家在《科學》雜志上發表文章稱，他們的原型芯片在計算速度和能效方面“比最先進的電子芯片高出兩個數量級以上”。德國公司Q.ANT也聲稱，其第二代NPU的能效比目前數據中心使用的技術高出30倍，速度高出50倍。這令人印象深刻，但考慮到電磁摩擦長期以來一直是芯片技術進步的障礙，光驅動芯片性能更佳其實并不令人意外。

此外，一條光路可以承載多個通道（這是電流無法做到的），這意味著這些芯片可以同時處理多個數據，從而比單獨處理消耗更少的能量。更重要的是，它們的準確率很高，悉尼大學的原型機圖像識別準確率高達90%至99%。

無論你喜歡還是討厭，人工智能都不會很快消失。芯片技術的進步，例如質子處理，令人鼓舞地表明我們可以減少人工智能技術和其他數據使用對環境的破壞，至少如此。而且，它還能更高效地運行，這無疑是一大優勢。

（來源：編譯自BGR）

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯系半導體行業觀察。

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