新型全光訊號處理器能耗更優
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圖為帶有電氣線鍵合和光纖陣列的封裝OSP芯片
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| 新型全光訊號處理器能耗更優 隨着生成式人工智能(AI)技術的發展，現代AI模型已不再局限於單一數據中心內運行。中國香港中文大學電子工程學系的研究團隊聯合華中科技大學和復旦大學的研究人員日前研發出一種新型集成式全光訊號處理器(OSP)。 這項技術可直接在光域內即時修正高速傳輸中的訊號失真，無需先將光訊號轉換為電訊號再行處理，為下一代AI超級計算及大規模分散式數據中心互連提供了超低延遲、超低功耗的解決方案。 研究人員指出，動輒成千上萬的影像處理器(GPU)和專用加速器需分佈於不同地點同步運作，各計算單元之間必須能夠快速、穩定地交換海量數據。然而，傳統數據中心互連技術愈發難以滿足AI系統在規模和速度上的需求。當傳輸速率不斷提升，訊號失真問題愈發明顯；若仍依賴電子方式處理訊號，則會加劇延遲並產生顯著功耗。 為解決這一瓶頸，研究團隊研發出這款集成於硅光子芯片上的全光訊號處理器。其核心突破在於：OSP可在光訊號進行光電轉換前，直接以光學方式分析和修正失真的光訊號，從而徹底繞開傳統數字訊號處理(DSP)中“光轉電、電處理、再轉光”的繁瑣流程，大幅減少處理時間和能源消耗。 研究團隊從神經形態計算及機器學習中汲取靈感，通過精密調諧芯片內部的光路，讓OSP能更細緻地分析高速光訊號中複雜的時間特徵，從而實現更精準的訊號修正。OSP可作為可編程設計的非線性等化器，靈活補償光纖色散、收發器頻寬不足以及光纖非線性失真等多種常見訊號損傷。由於其在光電轉換前保留了更完整的光場信息，修正效果優於傳統DSP方案，並有潛力把受色散限制的可用波分多工頻寬擴大至六點八倍以上。 實驗結果顯示，OSP可同時處理八個波長通道的訊號，每個通道以一百GbaudPAM4速率運行，總輸送量達一點六太字節每秒。其處理延遲低於六十皮秒，甚至短於許多數字系統中的單個時鐘周期；能耗極低，可穩定維持在每比特數十飛焦的水平。這一性能組合為超低延遲及綠色AI超級運算提供了突破性的解決方案。 小米
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