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近日，美國杜克大學和Metacept公司共同支持的衍生公司宣布獲得720萬美元的種子輪融資，以實現(xiàn)超材料和光學人工智能推理芯片的突破。據(jù)悉，該公司在最新輪次融資中獲得了由Gates Frontier領(lǐng)投、MetaVC、Mana Ventures、AdAstral等公司的支持。種子資金將用于生產(chǎn)專有的超透鏡（Metasurface），該透鏡具有先進的光學特性，可作為張量核心處理器。
Neurophos是一家以超材料為基礎(chǔ)開發(fā)光學計算芯片的初創(chuàng)公司。它由博士研究生Patrick Bowen創(chuàng)立，并從David Smith教授（ECE，Pratt）的實驗室中剝離出來。Neurophos的光學超表面設(shè)計能夠大規(guī)模應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，他們的方法已經(jīng)打破了計算能源效率的世界紀錄。其人工智能芯片可以使用標準的CMOS工藝制造，為批量生產(chǎn)提供了方便。Neurophos計劃使用高速硅光子學來驅(qū)動超表面內(nèi)存處理器，該處理器能夠快速、高效地進行人工智能計算。在獲得最新融資之后，該公司還將在主要的硅工程中心德克薩斯州奧斯汀聘請一個工程師團隊。Neurophos的進步將減少硅光子光學芯片的尺寸和能量需求，使其更適合運行LLM（大型語言模型）等人工智能平臺。Neurophos的基于超材料的光調(diào)制器比標準鑄造PDK（工藝設(shè)計套件）的光調(diào)制器小1000多倍。這使得技術(shù)路線圖能夠提供超過100萬TOPS（每秒數(shù)萬億次操作）的性能。光學芯片有可能在大幅降低功耗的同時提高處理器的速度。Neurophos將使這項技術(shù)能夠用于人工智能數(shù)據(jù)中心。該市場由英特爾（Intel）和英偉達（Nvidia）主導(dǎo)，目前使用的是傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體，會產(chǎn)生大量熱量，而且難以滿足人工智能LLM的性能要求。Neurophos結(jié)合了兩個突破。第一個是光學超表面，它使硅光子計算能夠進行超快速的人工智能推理，超越傳統(tǒng)硅計算和硅光子學的密度和性能。第二種是內(nèi)存計算(CIM)處理器架構(gòu)，它由高速硅光子學提供，以提供快速、高效的矩陣-矩陣乘法，這構(gòu)成了運行時的絕大多數(shù)操作，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。超表面光學CIM元件比傳統(tǒng)的硅光子調(diào)制器小數(shù)千倍，可以處理更大的片上矩陣。這導(dǎo)致了前所未有的計算密度的增加。在光學計算中，能量效率與陣列大小成正比，因此Neurophos處理器的能量效率是替代產(chǎn)品的數(shù)百倍。該公司還加入了全球唯一專注于半導(dǎo)體解決方案（包括光子學/MEMS/傳感器/IP/材料和生命科學）的孵化器+加速器Silicon Catalyst，以加速初創(chuàng)公司從想法到原型，并進入批量生產(chǎn)之路。雖然GPU在加速人工智能工作負載方面取得了巨大成功，但數(shù)字方法通常受到功耗的限制。另一方面，光學計算技術(shù)的支持者聲稱光子學可以大大降低功耗，從而大大提高計算速度，遠遠超過現(xiàn)代GPU所能達到的極限。不幸的是，盡管最近在人工智能光學計算領(lǐng)域投入了大量資金，但該領(lǐng)域的成功仍然有限，主要是因為現(xiàn)有的光學設(shè)備太大、太笨重，無法擴展。然而，超材料為控制光流提供了新的范例。超材料的發(fā)現(xiàn)釋放了巨大的創(chuàng)造力，導(dǎo)致了隱形斗篷、負折射率材料和許多其他奇異產(chǎn)品的展示。預(yù)計2022年全球數(shù)據(jù)中心用電量為240-340?TWh1，約占全球電力需求的1-1.3%，人工智能推理工作負載的指數(shù)級增長可能會將這一需求推至不可持續(xù)的水平。在相同的能源消耗下，Neurophos的技術(shù)將在資本支出和運營支出上提供更多的計算，并降低人工智能加速器芯片和數(shù)據(jù)中心的總擁有成本。Neurophos首席執(zhí)行官帕Patrick Bowen表示：“光學處理器最重要的因素是縮放。光學處理器在每次操作的基礎(chǔ)上變得指數(shù)級更快和更節(jié)能，因為你使它們變得更大。這意味著在有限的芯片面積內(nèi)，最重要的因素是組成處理器的光學器件能有多小。通過在標準CMOS工藝中利用超材料，我們已經(jīng)找到了將光學處理器縮小8000X的方法，這將使我們實現(xiàn)比今天的GPU增長數(shù)量級的改進。”Metacept公司的聯(lián)合創(chuàng)始人Alexander Hayes表示：“通過遠離馮·諾伊曼架構(gòu)來擺脫速度和能源使用瓶頸，這是我們考慮過的最令人興奮和潛在重要的超材料和光子應(yīng)用之一。”MetaVC Partners為Neurophos提供了初始資金，并為該基金的超材料光學計算知識產(chǎn)權(quán)組合提供了獨家許可。Neurophos是從Metacept中剝離出來的，Metacept是由杜克大學電子與計算機工程教授David R. Smith領(lǐng)導(dǎo)的孵化器，專注于創(chuàng)建基于超材料的公司，并與杜克大學Smith教授的研究小組合作。
杜克大學的David Smith表示：“Neurophos團隊已經(jīng)意識到，模擬推理處理的真正基本問題需要在光學調(diào)制器的基礎(chǔ)物理層面上取得突破。他們的超材料是一個徹底的突破，為下一代人工智能應(yīng)用提供了非常密集的計算芯片。”
來源：維科網(wǎng)光通信
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