清華大學(xué)研發(fā)出超高速光電融合芯片 算力有望提升3000倍 算力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

• 李波 2023年10月31日 來源：中研普華集團(tuán)、央視財(cái)經(jīng)、中研網(wǎng) 609 34
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據(jù)報(bào)道，近日，清華大學(xué)戴瓊海院士團(tuán)隊(duì)與喬飛副研究員團(tuán)隊(duì)在超高性能計(jì)算芯片領(lǐng)域取得新突破，研發(fā)出名為ACCEL的光電融合芯片。該芯片的系統(tǒng)級算力和能效，實(shí)測達(dá)到高性能工業(yè)級GPU的3000余倍，能效的4萬余倍，具備超高算力、超低功耗的特點(diǎn)。相關(guān)成果發(fā)表在《自然》(N

據(jù)報(bào)道，近日，清華大學(xué)戴瓊海院士團(tuán)隊(duì)與喬飛副研究員團(tuán)隊(duì)在超高性能計(jì)算芯片領(lǐng)域取得新突破，研發(fā)出名為ACCEL的光電融合芯片。該芯片的系統(tǒng)級算力和能效，實(shí)測達(dá)到高性能工業(yè)級GPU的3000余倍，能效的4萬余倍，具備超高算力、超低功耗的特點(diǎn)。相關(guān)成果發(fā)表在《自然》(Nature)期刊上。

隨著人工智能的發(fā)展，對計(jì)算芯片的需求越來越高。各類大模型和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要大量的運(yùn)算和存儲資源，而傳統(tǒng)的芯片架構(gòu)已經(jīng)遇到了瓶頸。

由于電子晶體管的大小逼近物理極限，摩爾定律已經(jīng)放緩甚至失效。光計(jì)算以其超高的并行度和速度，被認(rèn)為是未來顛覆性計(jì)算架構(gòu)的最有力競爭方案之一。

清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的ACCEL芯片的突破性在于，它創(chuàng)造性地提出了光電深度融合的計(jì)算框架，結(jié)合了基于電磁波空間傳播的光計(jì)算，與基于基爾霍夫定律的純模擬電子計(jì)算，在同一枚芯片上突破大規(guī)模計(jì)算單元集成、高效非線性、高速光電接口三個國際難題。

相關(guān)人士表示，光電融合芯片有著廣闊的應(yīng)用前景，可以顛覆目前自動駕駛、機(jī)器人視覺、移動設(shè)備等領(lǐng)域的計(jì)算模式。公司方面，據(jù)證券時證報(bào)表示，中科微至：與中科院微電子所開展“感存算一體光電融合芯片技術(shù)”的項(xiàng)目正在推進(jìn)中。凌云光：是國內(nèi)機(jī)器視覺龍頭，公司與戴瓊海院士共同完成多個機(jī)器視覺領(lǐng)域項(xiàng)目研發(fā)，與其共同投資計(jì)算成像儀器公司荷湖科技。

算力(也稱哈希率)是比特幣網(wǎng)絡(luò)處理能力的度量單位。即為計(jì)算機(jī)(CPU)計(jì)算哈希函數(shù)輸出的速度。比特幣網(wǎng)絡(luò)必須為了安全目的而進(jìn)行密集的數(shù)學(xué)和加密相關(guān)操作。

在通過“挖礦”得到比特幣的過程中，我們需要找到其相應(yīng)的解m，而對于任何一個六十四位的哈希值，要找到其解m，都沒有固定算法，只能靠計(jì)算機(jī)隨機(jī)的hash碰撞，而一個挖礦機(jī)每秒鐘能做多少次hash碰撞，就是其“算力”的代表，單位寫成hash/s,這就是所謂工作量證明機(jī)制POW(Proof Of Work)。

近年來，隨著人工智能、數(shù)字孿生、元宇宙等新興技術(shù)的迅速發(fā)展，全球算力需求規(guī)模呈爆發(fā)式增長，而原有分散式布局的數(shù)據(jù)中心難以滿足新興領(lǐng)域海量高性能計(jì)算需求。

作為世界發(fā)展最重要引擎之一的中國，也迎來了算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的時代。截至今年6月底，我國數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過590萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，服務(wù)器規(guī)模約2000萬臺，算力總規(guī)模超過150EFlops(每秒1.5萬京次浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù))，位居全球第二。據(jù)中國信息通信研究院測算：2022年我國算力核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到1.8萬億元。算力每投入1元，將帶動3至4元的GDP經(jīng)濟(jì)增長。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國算力行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測報(bào)告》顯示：

中國算力行業(yè)市場規(guī)模 中國算力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，算力如同農(nóng)業(yè)時代的水利、工業(yè)時代的電力，既是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是科技競爭的新焦點(diǎn)。加快算力建設(shè)，將有效激發(fā)數(shù)據(jù)要素創(chuàng)新活力，加快數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程，催生新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，支撐經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

算力作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)核心產(chǎn)業(yè)的重要底座支撐，對上游軟硬件產(chǎn)業(yè)的拉動作用日漸凸顯。隨著“東數(shù)西算”工程全面啟動，算力資源提升到水、電、燃?xì)獾然A(chǔ)資源的高度，我國算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)持續(xù)提速，未來算力對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的提升作用將得到進(jìn)一步提升。

算力使用成本高昂主要可以從兩個方面來看，一方面，正如前文所述，東西部算力供需失衡，導(dǎo)致了東部地區(qū)算力成本高;另一方面，AI算力調(diào)度涉及到大量的硬件設(shè)備、軟件平臺和人力資源，因此成本較高。這使得一些中小企業(yè)在面臨AI算力調(diào)度時，很難承受高昂的成本壓力。

隨著AI算力調(diào)度的普及，安全問題也日益凸顯。在數(shù)據(jù)驅(qū)動的時代，數(shù)據(jù)是企業(yè)的核心資產(chǎn)。然而，在算力調(diào)度過程中，數(shù)據(jù)的安全與隱私保護(hù)存在一定程度的不足。例如，數(shù)據(jù)泄露、黑客攻擊等現(xiàn)象時有發(fā)生，給我國的AI算力調(diào)度帶來了很大的安全隱患。

據(jù)中國信通院測算，在算力方面，每投入1元，將帶動3至4元的GDP經(jīng)濟(jì)增長。加快算力建設(shè)，將有效激發(fā)數(shù)據(jù)要素創(chuàng)新活力，加快數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程，催生新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，從而實(shí)現(xiàn)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展效能的放大、疊加、倍增作用。

當(dāng)前，全球算力行業(yè)正處于快速發(fā)展的階段。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全球算力市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了數(shù)千億美元，其中云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等行業(yè)是算力需求最為旺盛的領(lǐng)域。同時，全球算力產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐漸形成，從芯片、服務(wù)器、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等多個維度形成了一個完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

隨著數(shù)字化和智能化時代的到來，算力作為基礎(chǔ)設(shè)施之一，成為了推動技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級的重要驅(qū)動力。工信部計(jì)劃出臺算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展的政策文件，進(jìn)一步強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，提升算力綜合供給能力。

從算力目標(biāo)來看，到2021年底，全國數(shù)據(jù)中心平均利用率力爭提升到55%以上，總算力超過120EFLOPS，新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.35以下。

到2023年底，全國數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模年均增速保持在20%左右，平均利用率力爭提升到60%以上，總算力超過200EFLOPS，高性能算力占比達(dá)到10%。國家樞紐節(jié)點(diǎn)算力規(guī)模占比超過70%。

長期來看，視覺大模型與多模態(tài)大模型未來對于算力的需求要遠(yuǎn)大于語言模型。方正證券分析師方聞千指出，參考從GPT-3.5向GPT-4及GPT-5的進(jìn)化過程中，OpenAI及微軟對算力資源的巨大投入，未來大模型廠商在算力資源的需求上仍存在巨大缺口。

本報(bào)告由中研普華咨詢公司領(lǐng)銜撰寫，在大量周密的市場調(diào)研基礎(chǔ)上，主要依據(jù)了國家統(tǒng)計(jì)局、國家商務(wù)部、國家發(fā)改委、國家經(jīng)濟(jì)信息中心、國務(wù)院發(fā)展研究中心、全國商業(yè)信息中心、中國經(jīng)濟(jì)景氣監(jiān)測中心、中國行業(yè)研究網(wǎng)、國內(nèi)外相關(guān)報(bào)刊雜志的基礎(chǔ)信息以及算力專業(yè)研究單位等公布和提供的大量資料。

對我國算力行業(yè)作了詳盡深入的分析，為算力產(chǎn)業(yè)投資者尋找新的投資機(jī)會。為戰(zhàn)略投資者選擇恰當(dāng)?shù)耐顿Y時機(jī)和公司領(lǐng)導(dǎo)層做戰(zhàn)略規(guī)劃提供準(zhǔn)確的市場情報(bào)信息及科學(xué)的決策依據(jù)，同時對銀行信貸部門也具有極大的參考價(jià)值。

了解更多行業(yè)數(shù)據(jù)詳情，可以點(diǎn)擊查閱中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2023-2028年中國算力行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測報(bào)告》。

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  2023-2028年中國算力行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測報(bào)告

  算力（也稱哈希率）是比特幣網(wǎng)絡(luò)處理能力的度量單位。即為計(jì)算機(jī)（CPU）計(jì)算哈希函數(shù)輸出的速度。比特幣網(wǎng)絡(luò)必須為了安全目的而進(jìn)行密集的數(shù)學(xué)和加密相關(guān)操作。在通過“挖礦”得到比特幣的過程m...

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