260皮秒定乾坤,我国成功研制新型光计算芯片：计算速度打破1.92TOPS

4月7日消息，据湖北省经济和信息化厅官网，近日，国家信息光电子创新中心、光通信技术和网络全国重点实验室、鹏城实验室联合宣布，成功研发出多功能可编程的光电融合门阵列系统（P-FPGA）——LightIN。

基于该系统构建的神经网络在Iris数据集上的在线推理准确率达到93.33%，总时延低于260皮秒，意味着AI大模型训练中的海量矩阵运算任务可通过光电子方式实现极低延迟的数据处理。

该系统由可编程光子芯片、电子控制模块和测试-编译-调节（TCA）智能配置框架组成，可在一枚芯片上同时实现光子计算加速、信号处理、网络交换和安全加密四种功能。

LightIN的核心是一枚采用SOI工艺制造的硅基集成光子芯片，采用4×4方形循环网格拓扑，集成了40个可编程单元（共计160余个器件）。

研究团队还自主研发了TCA智能配置框架，在无需片内监测光电探测器的条件下，实现了芯片功能的高效配置与可靠调节。

需要强调的是，LightIN实现了4×4双向酉矩阵和3×3非酉矩阵乘法，计算速度超过1.92TOPS，计算精度超过6.22比特，光子核心能效达到1.875pJ/MAC。

此外，LightIN可用于微环调制器自动波长锁定，支持5至32Gb/s的NRZ调制系统。

实验结果显示，在25℃和35℃环境下，该系统均能保持17dB以上信噪比和7以上Q因子，验证了其在光I/O稳定运行中的应用潜力。

值得一提的是，研究团队在LightIN上实现了4×4通道交换，在1560nm中心波长处端口间串扰最低可达-45dB，为数据中心互联提供了高可靠解决方案。

同时，该团队在LightIN上实现了硅基光子物理不可克隆功能，其芯片内汉明距离为1.7%，芯片间汉明距离为50.15%。