据北京大学领导的一个国际科学家小组称，一种利用光（而不是电）来同步处理器的新型 100 千兆赫芯片可以开启高速人工智能计算、下一代通信和遥感的未来。

研究人员表示，全光学设计重新定义了芯片时钟信号的生成方式，为更快、更高效的计算打开了大门。

任何计算机的主处理器——中央处理器 (CPU)都依赖于时钟信号产生的稳定脉冲和特定频率来同步其内部功能。

处理器的速度（时钟速度）决定了 CPU 执行指令的速度，以千兆赫 (GHz) 为单位。例如，时钟速度为2 GHz的CPU每秒可以执行 20 亿个时钟周期。

一般来说，时钟速度越高，CPU在给定时间内可以执行的指令就越多，这意味着计算能力更强。

该团队由北京大学新型光通信系统与网络国家重点实验室、中国科学院空天信息研究院和美国加州大学圣巴巴拉分校的成员组成，他们上周在同行评议期刊《自然电子学》上发表了他们的研究成果。

该研究的第一作者、北京大学信息与通信技术研究所助理教授常林表示，该团队选择光作为传输和处理信息的媒介，以提高计算速度。

常林表示，传统芯片使用电子振荡器产生时钟信号，但这种方法耗电太多，产生大量热量，而且速度没有显著提高。

另一个缺点是，芯片通常只能以一种主时钟速度运行，这意味着不同的应用需要完全不同的芯片制造技术，从而推高了芯片的成本。

他表示：“我们的芯片使用光作为媒介，通过光子产生时钟信号。光的传播速度比电快得多，所以用光子时钟处理信息比电子时钟快得多。”

研究显示，该团队开发了一种“片上微梳”，可以合成覆盖宽频带的单频和宽带信号，并为系统中的电子设备提供参考时钟。

常说：“通过在芯片上构建一个看起来像赛马场的环，光可以以光速持续‘奔跑’。然后，每圈的时间被用作片上时钟的标准。因为一圈需要几十亿分之一秒，所以时钟可以以超高的速度调节时间。”

常补充说，配备新技术的芯片可以覆盖各种微波频段。“这款芯片支持从5G到6G的手机通信，甚至更高的速度。有了新的芯片技术，每次通信技术进步时，手机硬件就不必再更新了。”

“现有的GPU和CPU运行速度在2到3GHz左右，而我们团队已经实现了100GHz以上的时钟速度。这意味着我们可以在更短的时间内计算更多，为人工智能的发展提供更强大的计算能力。”

团队表示，他们可以在20厘米（8英寸）的晶圆上生产数千个相同的芯片，同时继续致力于解决稳定性问题和优化封装工艺。解决这些问题将引领消费者友好的应用。

北京大学表示，这项新技术将“为通信和感知领域带来革命性的变化”。不仅可以显著降低手机基站的能耗和设备成本，同时也能提高自动驾驶的感知精度和响应速。