逛了一趟南京实验室,我才懂光子计算不是用来抢硅芯片饭碗的

九月二十三号去南京找大学同学蹭饭,他在紫金山脚下的实验室做光子相关的研究,我本来只是想去吃门口巷子里的鸭血粉丝汤,没想到赶上他们组调试新的原型机。雨太大,我沾了一裤腿的雨,跟着他挤进去,一抬头就看见工作台上那堆亮晶晶的玻璃件。那就是光子计算的核心。

为什么突然光子计算就火了

其实这个概念不新,几十年前就有人提了。最近两年热起来,说白了就是电子芯片遇到天花板了。你看现在训练大模型,一块顶级GPU功耗就大几百瓦,训练一次一个模型要几千块卡跑几个月,电费算下来几千万,这个成本别说小公司,就算是大公司也头疼。硅基的摩尔定律快走到头了,大家都在找新出路,光子就被拎出来了。光子不一样,不同波长的光走同一条光路,各走各的互不干扰,天生就能并行计算,速度快,功耗还低。说白了就是干AI这种需要海量并行运算的活,光子天生就是干这个的料。
实验室光子计算原型机光路结构图
实验室光子计算原型机光路结构图
我同学拿笔给我画,说你看,输入信号调制成光,不同的光走不同的波导,算完直接输出结果,整个过程除了最后转换信号,几乎不需要耗电,比电子在导线里撞来撞去耗能少太多了。

别被营销带偏,光子根本没说要取代硅芯片

网上现在喊得最多的就是“硅基时代结束,光子计算颠覆一切”,我听完只想笑。那天在实验室待了三个小时,我最大的收获就是搞明白一件事:至少未来二三十年,光子计算根本不会取代电子计算,人家从一开始就是来当帮手的。很多人对光子计算有误区,觉得以后我们手机电脑里都要换成光子芯片,原来的芯片厂商都要失业。不是这么回事。光子擅长并行计算,但干逻辑控制、高密度存储,完全比不过电子芯片。现在光子连让光子停下来好好存会儿数据都难,更别说做我们日常用的CPU了。说白了,现在大家研究的方向,都是电子管做控制,光子做计算,电子芯片干原来的活,控制整个系统,处理逻辑,光子芯片当协处理器,专门干AI大模型最吃算力的矩阵运算,分工明确,谁也不抢谁的饭碗。就像当年GPU出来,也没取代CPU,只是帮CPU扛了图形和AI的活,现在光子就是比GPU更专业的AI算力加速器。
光子计算与电子计算协同工作架构图
光子计算与电子计算协同工作架构图
公开可查的测试结果里,同等规模的矩阵运算,光子计算的功耗能比电子GPU低两个数量级,延迟还低,这个优势太诱人了,尤其是现在大模型推理的需求爆涨,数据中心的电费涨得飞快,谁能省点电费,谁就赢了。不过话说回来,瓶颈也真的明显。我同学跟我吐槽,现在原型机的光路,稍微有点震动,偏个一微米,结果就错了。现在实验室里都要放在防震台上,连走路都要轻手轻脚,离量产塞进数据中心,还有好多工程问题要啃。怎么把这么大一堆光路集成到一块小小的芯片上?怎么把良率提上去?怎么标准化让不同的模型都能用?一堆问题堆在那,不是砸点钱就能马上解决的。

我们什么时候能用上光子计算的好处

我们什么时候能用上光子计算的好处
我们什么时候能用上光子计算的好处
其实你早就用上了。现在数据中心里,芯片之间的互联已经换成光子了,原来用电传数据,距离一远就发热延迟高,用光传,快很多,发热也少,这其实就是光子进入计算领域的第一步。接下来最快落地的,应该是大模型的推理芯片。训练对存储要求太高,推理不一样,模型已经训练好了,每次接请求做并行运算就可以,刚好踩中光子的优势点。现在已经有不少创业公司出了样片,估计两三年内就能小规模用到数据中心里。到那个时候,你刷短视频,AI给你推内容,AI画图聊天,后台的算力就是光子芯片加速的,你可能感觉不到什么变化,但平台的成本降了,响应速度可能会更快,说不定收费也能更低一点。至于全光子计算机?说实话,我觉得这辈子能不能看到都不好说,至少现在没有这个需求,也没有这个技术可能性。很多资本炒概念,把光子计算吹得玄乎其玄,其实工程师都很清醒,知道这条路要一步步走,先当协处理器,慢慢渗透,哪有那么多颠覆。那天走的时候雨停了,紫金山飘出来点晚霞,我同学送我出来,路过巷子口的鸭血粉丝汤店,我坐下来吃了一碗,汤鲜得烫舌头。我问他,你们做这个,最大的盼头是什么?他说,就是盼着以后大模型算力不用再烧那么多电,毕竟发那么多电,好多都是烧煤来的,能省一点是一点,还能让更多小公司也用得起大算力,就够了。你看,哪有那么多改天换地的故事,就是一群人在实验室磨镜片,解决一个实实在在的问题而已。光子计算不是什么神话,就是给现在的算力世界,开了一扇新的小门而已。

作者|科技

排版|科技

审核|安然

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