哥伦比亚大学工程师发明晰一种强壮的3D光子电子芯片

  哥伦比亚大学的工程师们发明晰一种强壮的 3D 光子电子芯片，它可以战胜人工智能最大的硬件应战之一：耗能的数据传输。他们的规划将根据光的数据移动与 CMOS 电子设备相结合，以完成极高的功率和带宽。这一打破或许会重塑 AI 硬件，使体系更智能，可以以更快的速度传输数据，一同耗费更少的动力——这关于无人驾驶轿车、大规模 AI 模型等未来技能至关重要。

  人工智能 (AI) 具有推进严重技能打破的潜力，但其发展因动力功率低下和数据传输瓶颈而放缓。现在，哥伦比亚工程大学的研讨人员开发出了一种有出路的处理方案：一种 3D 光子电子渠道，可明显提高动力功率和带宽密度。这些是构建更快、更强壮的 AI 硬件的关键步骤。

  这项研讨宣布在《天然光子学》杂志上，由电气工程系查尔斯·巴彻勒教授凯伦·伯格曼领导，介绍了一种将光子学与先进的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 电子技能相结合的新办法。这种集成完成了高速、节能的数据通信，并直接处理了人工智能最大的硬件约束之一：快速移动很多数据而不耗费电量。

  “在这项研讨中，咱们提出了一项可以以史无前例的低能耗传输很多数据的技能，”伯格曼说。“这项立异打破了长期以来约束传统核算机和AI体系中数据移动的动力妨碍。”

  电气工程研讨生、论文合著者迈克尔·卡伦 (Michael Cullen) 与凯伦·伯格曼 (Keren Bergman)（远景）在光波研讨实验室一同作业。图片来自：Timothy Lee/哥伦比亚工程学院

  哥伦比亚大学工程团队与康奈尔大学 Ilda 和 Charles Lee 工程学教授 Alyosha Christopher Molnar 合作开发了一款 3D 集成光子电子芯片，该芯片在紧凑的芯片空间内具有 80 个光子发射器和接收器的高密度。该渠道供给高带宽（800 Gb/s），具有十分超卓的能效，每比特仅耗费 120 飞焦耳。带宽密度为 5.3 Tb/s/mm²，这项立异远远超出了现有基准。

  该芯片专为低成本而规划，将光子器材与 CMOS 电子电路集成在一同，并使用商业代工厂出产的组件，为广泛的职业选用奠定了根底。

  该团队的研讨从头界说了数据在核算节点之间的传输办法，处理了长期以来的动力功率和可扩展性瓶颈。经过 3D 集成光子和电子芯片，该技能完成了无与伦比的节能和高带宽密度，摆脱了传统数据局部性约束。这个立异渠道使 AI 体系可以高效传输很多数据，支撑曾经因为动力和推迟约束而不切实际的分布式架构。

  由此发生的前进有望完成史无前例的功能水平，使该技能成为未来各种使用核算体系的柱石，从大规模 AI 模型到自主体系中的实时数据处理。除了 AI 之外，这种办法还具有为高功能核算、电信和分化式内存体系带来革新的潜力，标志着节能、高速核算根底设施新年代的到来。

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