在這個世界上，半導(dǎo)體技術(shù)是衡量一個國家實力的重要指標(biāo)。美國作為世界上最大的芯片制造商之一，為了阻止中國在芯片領(lǐng)域的突破，對其進行了多方面的打壓。
然而，中國并沒有因此氣餒，反而在逆境中迎來了新的機遇。中國中科院在最近幾年取得了令人矚目的成果：研發(fā)出了具有極高集成性的光波卷積芯片。
這項發(fā)現(xiàn)不僅打破了美國在人工智能領(lǐng)域的壟斷地位，也將美國在人工智能領(lǐng)域的神話徹底粉碎。
在深入探討之前，讓我們先了解一下什么是光卷積算子。
光卷積處理器是一種基于光學(xué)理論對圖像進行卷積運算的裝置。它利用光的干涉、衍射及波長選擇等特性，通過光的結(jié)構(gòu)與光的組合實現(xiàn)了對光的卷積操作。
它將輸入的圖像轉(zhuǎn)換成一組光信號，再由一組光學(xué)元件完成卷積運算。這些光學(xué)元件包括光學(xué)透鏡、衍射光柵、空間光調(diào)制器等。它們可以對光場進行聚焦、分離、調(diào)控、成像等操作。
在光卷積算子中，有兩種方法可以進行卷積運算。一種是基于干涉的空域卷積，即將輸入的圖像與卷積核分別以光的形式進行編碼，再將兩個圖像在干涉儀上進行重疊，最后得到一幅圖像。
另一種是基于衍射的頻域卷積，即將輸入的圖像經(jīng)過衍射光柵形成一道衍射波束，再與卷積核層的衍射波重疊，再由反衍射光柵變換成輸出圖像。
與傳統(tǒng)的人工智能芯片相比，光波卷積處理器有著諸多優(yōu)勢。
首先，由于光信號傳輸速度快，使得光卷積處理器能夠同時進行海量的像素運算。因此，該方法在處理大規(guī)模、高分辨率、高精度的數(shù)據(jù)時表現(xiàn)出顯著的優(yōu)越性。
其次，由于可以充分利用光器件優(yōu)異的性能，因此，在對光信號進行傳輸和處理時，可以降低系統(tǒng)功耗。另外，由于光波在傳輸和加工時對噪聲和干擾不敏感，因此，該方法具有很好的抗噪聲能力。
本項目提出了一種基于光的圖像卷積算法，該算法具有速度快、能耗低、抗噪聲能力好等特點。該方法在圖像處理、模式識別、光學(xué)計算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面有著重要的應(yīng)用。
據(jù)中信建設(shè)集團介紹，近年來光學(xué)計算在人工智能芯片方面有了很大的進展。比如“環(huán)境”芯片，“環(huán)境”芯片是由幾家公司聯(lián)合研發(fā)出來的一款基于光的人工智能芯片，其運算能力比英偉達的A100還要強1.5到10倍！
最重要的是，英偉達在臺積電的幫助下，用了一臺高端光刻機，才完成了人工智能芯片的制造，而中國中科院自己研發(fā)的光波卷積芯片，卻是用了一臺普通的光刻機。
這對中國來說，絕對是一個巨大的優(yōu)勢。要知道，目前世界上唯一有能力生產(chǎn)超高功率光刻機的，就是荷蘭的 ASML公司，而且還是從美國進口的。美國人的思維方式就是，你要用我的，我說什么，你就要乖乖聽，不然我就不給你。
于是，在美國施加各種壓力之后，荷蘭政府終于在九月一日，通過了新一期的《半導(dǎo)體器件出口控制條例》。荷蘭官方并沒有明確指出對象，但所有人都知道，這件事情的風(fēng)向標(biāo)，正是來自于 ASML。
隨著荷蘭的出口限制令的實施， ASML公司將從九月一日開始，停止向中國供應(yīng)滲透光刻機和超高紫外光刻機。
不過幸運的是，光學(xué)計算機的芯片已經(jīng)被中國科學(xué)院研究出來了，即便是 ASML停止供應(yīng)，對國內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說，也只是起到了一種激勵作用而已。
當(dāng)前，硅光電技術(shù)的發(fā)展速度是世界上最快的。據(jù)預(yù)測，在2027年之前，以硅為核心的光學(xué)組件將占據(jù)50%的市場份額。
因此，未來四年內(nèi)，光學(xué)計算機將會迎來一個飛速發(fā)展的時期，如果 ASML繼續(xù)原地踏步，遲早會被甩在后面。
