世界首款!我国成功研制出这一芯片

芯片的信息处理需要做好时间调控,而调控的速度与精准度,直接决定了芯片的性能。北京大学常林研究团队与中国科学院空天信息创新研究院合作,成功开发出世界首款光子时钟芯片,可将芯片上的时间调控速度提升100倍,从而极大提升未来智能计算、6G通信、空天遥感等一系列现实应用的性能。相关成果日前发表于《自然·电子学》。

“传统芯片要想产生高速的信息处理能力,通常需基于电子的振荡器来产生时钟信号。但目前来看,该方案的速度并不理想,且会消耗大量功率,产生较高热量。同时,一个芯片往往只能产生一定频率范围内的时钟,导致不同应用,比如6G、车载毫米波雷达、GPU等,需要完全不同的芯片制造技术,从而极大提升了芯片成本。”常林告诉记者:“不同于传统方案,我们开发的光子芯片技术‘以光为媒’,通过光子产生时钟信号。我们都知道,就速度而言,光比电快很多,因此用光子时钟来处理信息,速度比电子时钟快得多。”

常林介绍,该芯片之所以能研制成功,关键在于对“光频梳”技术的“改造”。在过去,这一技术只能依靠昂贵的设备来实现,一台售价几百万元,且只能依赖进口。“我们成功实现了‘光频梳’技术的芯片化,通过在芯片上构建了类似于跑道形状的环,让光在其中以光速不断‘奔跑’,而每跑一圈的时间,就可以作为片上时钟的标准。由于这一时间非常短,通常为1秒的几十亿分之一,因此光子时钟能以超高速进行时间调控。”

“通过这种方案,我们可以基于光来进行芯片上的信息传输与处理,从而极大提升传统芯片的性能。”常林团队在实验中发现,他们可以只用一个芯片就能覆盖目前所有微波频段的时钟。“这也意味着,这一芯片可以支持从5G到6G,甚至更高速度的手机通信,从而避免了过去每升级一次通信方案,就需要更新一次手机硬件的问题。” 

常林还透露:“这一技术的另一个重要应用,是提升计算的主频。目前,无论是GPU还是CPU,主频一般都在2—3GHz,而目前我们团队实现的时钟频率已超过100GHz。这相当于在更短的时间内,我们可以计算更多次数,从而为人工智能发展提供更强算力。”

来源:光明日报

编辑:宋慈

 
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