中科院上海光机所突破光计算瓶颈，全球首颗超高并行光计算芯片“流星一号”问世

中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）近日宣布，由空天激光技术与系统部谢鹏研究员领衔的团队成功研制出全球首颗超高并行光计算集成芯片“流星一号”，实现了并行度>100的光子计算原型验证系统。这一突破性进展标志着我国在光计算领域取得重大技术突破，为后摩尔时代的高性能计算提供了全新解决方案135。



突破计算密度瓶颈，光计算迈向实用化

光计算以光子为载体，具备低功耗、低时延、高并行度的天然优势，被视为突破传统电子计算算力瓶颈的关键技术。然而，过去光计算的研究主要聚焦于提升芯片矩阵规模和光学主频，而这两项指标已逼近物理极限，难以进一步突破。谢鹏团队创新性地提出“超高并行光计算架构”，通过波长复用技术大幅提升计算并行度，使单芯片理论峰值算力突破2560TOPS，功耗比>3.2TOPS/W，较传统单波长光计算提升2个数量级37。

自主研制核心光芯片，实现全链条技术突破

“流星一号”的核心光芯片全部由团队自主研制，包括：

集成微腔光频梳（频率间隔~50GHz，光谱范围>80nm，支持>200波长复用通道），作为多波长光源子系统；

大带宽、低时延可重构光计算芯片（通光带宽>40nm），作为并行计算核心；

高精度光矩阵驱动子系统（通道数>256），实现光学矩阵的精确控制249。

该芯片系统首次在50GHz光学主频下验证了并行度>100的片上光信息交互与计算，为未来超级光子计算机的研发奠定基础57。

赋能AI与超算，推动新质算力基础设施发展

光计算的高并行特性使其在人工智能训练、科学计算、超大规模数据交换等“算力密集+能耗敏感”场景具有巨大潜力。谢鹏表示：“‘流星一号’的突破不仅在于算力提升，更在于其低功耗特性，未来可大幅降低数据中心能耗，助力绿色计算。”13

国际领先，未来展望

当前，全球光计算研究以台积电（矩阵规模~512×512）和美国加州理工学院（光学主频>100GHz）为标杆，而“流星一号”通过并行度突破开辟了新赛道。研究团队预测，若未来结合最大矩阵规模、最高光学主频及超百并行度，单芯片算力有望突破5000POPS，相当于1000颗顶级GPU的算力总和37。