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日本電子元件巨頭TDK公司于當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月15日宣布，在光電融合領(lǐng)域取得革命性突破。
該公司研發(fā)的新型光子集成電路(Photonic IC)通過(guò)激光脈沖調(diào)制技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)每秒1.6太比特(Tbps)的數(shù)據(jù)傳輸速率，較現(xiàn)有電子半導(dǎo)體器件的處理速度提升達(dá)10倍以上。
這項(xiàng)名為"光子-電子混合集成技術(shù)"的創(chuàng)新，通過(guò)將光學(xué)信號(hào)傳輸與電子計(jì)算單元深度融合，突破了傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料在數(shù)據(jù)傳輸速率和能耗上的物理極限。此外，該技術(shù)利用光子替代電子進(jìn)行芯片間通信，使得單通道數(shù)據(jù)傳輸帶寬達(dá)到每秒1.6太比特，同時(shí)將能耗降低至傳統(tǒng)方案的1/5。
據(jù)TDK技術(shù)總監(jiān)小林健二在東京記者會(huì)上披露，該技術(shù)核心在于將傳統(tǒng)電子器件的電荷傳輸模式轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾诱袷幠Ｊ剑捎锰厥庠O(shè)計(jì)的氮化鎵基半導(dǎo)體材料，成功將光信號(hào)調(diào)制時(shí)間壓縮至0.03皮秒級(jí)別，使數(shù)據(jù)延遲從現(xiàn)有系統(tǒng)的7.2納秒驟降至0.68納秒，同時(shí)能耗降低83%。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，此次突破的關(guān)鍵在于TDK研發(fā)的新型光子晶體材料。
這種基于氮化鎵的納米結(jié)構(gòu)材料能夠在常溫下實(shí)現(xiàn)光子信號(hào)的高效調(diào)制，成功克服了光學(xué)元件體積過(guò)大、熱穩(wěn)定性差等長(zhǎng)期困擾業(yè)界的難題。目前，該技術(shù)已在東京大學(xué)人工智能研究所的試驗(yàn)平臺(tái)上完成驗(yàn)證，在GPT-4級(jí)別大模型的參數(shù)更新環(huán)節(jié)展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。
市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)ABI Research首席分析師詹姆斯·布萊克曼評(píng)論稱："這標(biāo)志著半導(dǎo)體工業(yè)從電子時(shí)代向光子時(shí)代的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。如果TDK能在2025年如期實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)架構(gòu)將迎來(lái)根本性變革，大模型的訓(xùn)練周期有望從數(shù)月縮短至數(shù)周。"
據(jù)悉，TDK計(jì)劃與臺(tái)積電、三星電子等代工廠合作開發(fā)專用產(chǎn)線，首批樣品預(yù)計(jì)2024年第四季度交付。公司同時(shí)宣布將在北海道建設(shè)全球首座光子-電子混合芯片工廠，初期投資達(dá)12億美元。
野村證券半導(dǎo)體分析師佐藤隆預(yù)估，若TDK能在2025年前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，全球AI芯片市場(chǎng)格局或?qū)⒚媾R重構(gòu)。
中國(guó)科技部則在最新發(fā)布的《AI基礎(chǔ)設(shè)施白皮書》中將光子芯片列為重點(diǎn)突破方向。分析人士認(rèn)為，TDK的突破標(biāo)志著全球半導(dǎo)體競(jìng)賽已進(jìn)入"后摩爾定律"的新階段，光電子融合技術(shù)或?qū)⒊蔀闆Q定未來(lái)AI產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)權(quán)的關(guān)鍵賽道。
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