人工智能时代,光子芯片的应用只会更加广泛

核心观点:①人工智能的发展必须依靠光子芯片②共封装(CPO)的核心器件是光子芯片③解决卡脖子问题的唯一途径是发展光子芯片。

对于ChatGPT来说,运算能力的消耗是非常巨大的。对于ChatGPT来说,一个模型的培训成本超过了万美元。这种产生式AI爆发式增长有个问题:每次DALL-E创建一张图片或者GPT-3预测下一次出现的单词,都需要大量的推论运算,从而消耗大量的资源和电力。根据Gartner的预测,除非目前能够提供更具可持续性的选择,否则人工智能在年会消耗比人类活动消耗更多的能源。效率的根源在于CPU和GPU的运行方式,尤其是在运行AI推理模型和训练模型时,其效率已经达到了物理极限。

而光子芯片的速度比电子芯片快了倍,而且无需硅芯片,结构简单,不需要使用先进的EUV光刻机,功耗只有电子芯片的万分之一。光子芯片作为中国超级芯片,有望在未来取代硅基芯片。

光子芯片大幅度提高计算能力,降低能源消耗

信息时代以电子芯片为基础,而在人工智能时代,光子芯片的应用将更加广泛。

光子作为信息载体比电子具有先天优势:

一、光子在信息传输中的响应速度非常快。光子脉冲可达fs级(飞秒量级),信息传输速率可达数十Tb/s,性能可提高数百倍。

二、光子信息容量很大,比电子高3~4个数量级。新的使能技术在光交互系统中实现了低交换时延、高传输带宽。

三、光子存储能力强,运算速度快,运算速度快。

四、光子具有极强的并行性和互联性。光子是玻色子,不同波长光可以同时进行多路通信。

五、光子能量消耗超低。1比特信息能量消耗,光子器件比电子设备低3个数量级,只有电子设备的千分之一。

据估计,在chatGPT出现之前,未来5年内,Ai将消耗全球电力供应的20%。如果没有技术上的变革或突破,人类很可能会在信息数据与能源之间做出抉择。从理论上讲,基于光子晶片的技术路线可以把数字产业的能耗降低到千分之一。

而在计算方面,采用光子芯片代替电子芯片,可以极大地提高运算能力和响应时间。

光子芯片是光电共封技术(CPO)的核心器件

人工智能模型向ChatGPT方向发展,推动了数据传输和计算能力的提升。随着数据传输量的增加,光模块作为数据中心设备互联的载体,需求也随之增长。此外,伴随着计算能力的增长,厂商也在寻求降低能耗的方案,推动低能耗模块的发展。

在结构上,光芯片与电芯片被焊接在同一基板上,芯片之间采用光连接,即光电共封技术(CPO)。光子晶片提供资讯、传输与计算的重要平台,可大幅降低成本、复杂度及功耗。数据统计表明,新一代数据中心对光模块的需求在多平面网络中是65倍。光芯片的性能直接影响到光模块的传输速度,是整个产业链的核心。光芯片占据了整个产业链的最顶端,占据了50%以上的光模块成本,是整个产业链中最复杂、最有价值的环节。

对中国来说,光子芯片是一个重要战略机遇

高端的电子芯片,需要全球的力量才能制造出来,很显然,我们很难做到!和美欧相比,我们在光子芯片领域已经积累了数十年的优势,我们和美国的差距只有5~10年,这是我们摆脱制裁、科技自立、甚至弯道超车的绝佳机会。

正如陕西光电子研究院执行院长米磊所言,在智能化的曙光下,光子技术革命将会发生革命性的革命,就像电子工业的晶体管进入集成电路时代一样,集成光路将会成为“换道超车”的重要机会。

第一次科技革命是机械革命的代表;第二次科技革命是电气化时代的代表;第三次科技革命是信息时代,以集成电路为代表。在过去的多年里,本质上是机械与电力时代,但是现在它们的性能已经达到极限。下一个时代极有可能是光和人工智能时代——基于集成光路的智能化时代。“米70定律”指出,未来所有科技产品的成本中,光学成本将占70%。这个判断在许多领域都得到了验证。例如,目前通信网络建设成本中70%为光学设备和系统采购;无人驾驶汽车公司投入了70%的资金用于光学设备,如激光雷达;在显示领域,光学成本占液晶面板70%~80%。

有哪些上市公司在光子芯片领域有所布局?

1:中科光芯

国内唯一一家能够自主生产光子芯片的企业。目前公司的产品涵盖了以InP为基础的各种速率光芯片,芯片,OSA器件,光模块。中科光芯拥有福州,石狮,武汉,深圳等地的研发中心和生产线,销售的光芯片和器件已超过万颗,产品已被国内各大通讯厂商认可。目前EPON产品是目前的主流市场,未来的GPON产品和10G、5G基站建设所需的10G、25G激光器芯片和器件。它的5G基站在年发布了25GnmDFB直调激光器。

而根据“同花顺F10——概念题材”显示,上市公司“跃岭股份”参股了中科光芯的母公司——中石光芯。

同花顺F10——跃岭股份——概念题材

2:源杰科技

根据“同花顺F10——公司概况——公司资料”显示,公司专注于光芯片领域的研究,拥有数条从MOCVD外延生长、芯片生产、自动测试的生产线。10G激光器芯片市场份额更是居全球第一!

同花顺F10——源杰科技——公司概况——公司资料

而根据“同花顺F10——公司概况——经营分析”显示,公司的主营收入几乎都来源于光芯片产品,占比超过99%!

同花顺F10——源杰科技——公司概况——经营分析

3:仕佳光子

根据“同花顺F10——公司概况——公司资料”显示,公司专注于光通信产业,公司产品主要应用于主干网、城域网、光纤到户、数据中心、4G/5G建设等领域。

同花顺F10——仕佳光子——公司概况——公司资料

而根据“同花顺F10——公司概况——经营分析”显示,公司的主要业务包括:光芯片及器件、室内光缆、电缆材料三大板块,其中包括PLC分路器芯片、AWG芯片、DFB激光器芯片、光纤连接器、室内光缆、电缆材料等。

同花顺F10——仕佳光子——公司概况——经营分析



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