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機(jī)器之心編輯部

光本位兩位聯(lián)合創(chuàng)始人，左為熊胤江、右為程唐盛

數(shù)字化浪潮重塑全球產(chǎn)業(yè)格局的進(jìn)程中，人工智能應(yīng)用的爆發(fā)式增長正以前所未有的力度重構(gòu)生產(chǎn)力邊界，而算力作為支撐這一變革的核心基礎(chǔ)設(shè)施，其供需之間的緊張關(guān)系正逐漸成為影響產(chǎn)業(yè)持續(xù)升級的重要瓶頸。

傳統(tǒng)電芯片在摩爾定律逼近物理極限的背景下，性能提升速度顯著放緩，與之相對的是 AI 算力需求每 3.4 個(gè)月便實(shí)現(xiàn)翻倍，這種供需失衡直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心能耗激增，國際能源署發(fā)布的《能源與 AI》報(bào)告顯示：以 OpenAI 的 GPT-4 為例，該數(shù)據(jù)模型在持續(xù) 14 周的數(shù)據(jù)模型訓(xùn)練中消耗了 42.4 吉瓦時(shí)電力，日均耗電 0.43 吉瓦時(shí)，這堪比 2.85 萬戶歐美家庭的日均用電量。放眼全球，2024 年全球數(shù)據(jù)中心耗電量已達(dá) 415 太瓦時(shí)（占全球用電量 1.5%），預(yù)計(jì)到 2030 年這一數(shù)據(jù)將翻倍至 945 太瓦時(shí)。

128*128矩陣規(guī)模光計(jì)算芯片

在此局面下，光計(jì)算作為一種新的計(jì)算范式逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)視野。以光為信息載體的計(jì)算方式，憑借光速傳輸、大算力、低功耗等固有優(yōu)勢，成為破解算力困境的重要方向。在這場算力革命的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，光本位科技應(yīng)運(yùn)而生，憑借 “硅光加相變材料異質(zhì)集成” 的創(chuàng)新技術(shù)路線，成為推動(dòng)光計(jì)算商業(yè)化落地的重要力量。這家由兩位 95 后海歸創(chuàng)立的企業(yè)，于 2024 年 6 月成功流片全球首顆 128×128 矩陣規(guī)模光計(jì)算芯片，不僅突破了困擾光計(jì)算行業(yè)多年的矩陣規(guī)模瓶頸，更以存算一體架構(gòu)推動(dòng)光計(jì)算從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)品級應(yīng)用，為下一代算力競爭探索了新的計(jì)算范式。

蘊(yùn)育八年的科技少年創(chuàng)業(yè)之約

18 歲的熊胤江與 17 歲的程唐盛在四川南寶山的羌寨支教時(shí)相識(shí)。夜晚，兩人擠在拼起來的床板上聊天，程唐盛一句 “想創(chuàng)立一家科技公司”，正說出了熊胤江深埋心底的念頭。這次相遇埋下的種子，在之后的歲月里悄然生長。

三年后，兩人又共同參與內(nèi)蒙古某生態(tài)治理項(xiàng)目，帶領(lǐng)青少年實(shí)地體驗(yàn)科技如何改變環(huán)境。盡管項(xiàng)目本身屬教育性質(zhì)，但通過這次實(shí)踐，兩人進(jìn)一步堅(jiān)定了 “以創(chuàng)新技術(shù)直面真實(shí)問題” 的共識(shí)：真正有意義的創(chuàng)業(yè)，必須切中產(chǎn)業(yè)核心訴求，實(shí)現(xiàn)從零到一的突破。

隨后數(shù)年，兩人在學(xué)術(shù)上分頭深耕 —— 程唐盛赴牛津大學(xué)師從英國皇家工程院院士 Harish Bhaskaran，主導(dǎo)和參與了牛津大學(xué)的相變材料光計(jì)算芯片、新型超低功耗納米相變材料的研發(fā)；熊胤江則在芝加哥大學(xué)聚焦 AI 算法技術(shù)研發(fā)與商業(yè)化，親身參與早期大模型推理 / 訓(xùn)練，深切感受到現(xiàn)有計(jì)算范式在算力與能效上的局限。

2021 年成為關(guān)鍵轉(zhuǎn)折。程唐盛在實(shí)驗(yàn)室取得突破，利用相變材料實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模矩陣光子存內(nèi)計(jì)算；幾乎同一時(shí)間，熊胤江在實(shí)戰(zhàn)中發(fā)現(xiàn) AI 訓(xùn)練的算力需求激增，現(xiàn)有計(jì)算范式的能耗成本已成為顯著短板。頻繁越洋通話中，他們意識(shí)到：光計(jì)算在矩陣運(yùn)算中高出電芯片千倍的能效，正與 AI 對算力的巨大需求高度契合。

基于這樣的技術(shù)洞見和市場判斷，他們做出了 “光計(jì)算 + AI” 的賽道選擇。這一決策源于雙重考量：一是全球技術(shù)路線尚未定型，中國在光通信產(chǎn)業(yè)鏈的積累具有先發(fā)優(yōu)勢；二是光計(jì)算的天花板足夠高，絕非局限于細(xì)分領(lǐng)域的 “內(nèi)卷市場”。

程唐盛和熊胤江相繼回到中國，2022 年 4 月光本位科技正式成立。兩人在創(chuàng)業(yè)初期達(dá)成共識(shí)：“我們要做的不是短期變現(xiàn)，而是推動(dòng)光計(jì)算從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，成為下一代算力革命的關(guān)鍵參與者。”

首輪流片即決定項(xiàng)目存續(xù)

創(chuàng)業(yè)初期的光本位科技，曾面臨首輪流片即決定項(xiàng)目存續(xù)的關(guān)鍵考驗(yàn)。2022 年公司啟動(dòng)時(shí)，資金僅夠支撐一次流片，團(tuán)隊(duì)從 4 月起就全身心投入芯片設(shè)計(jì)，光是完成仿真模擬與設(shè)計(jì)方案就耗費(fèi)了三四個(gè)月時(shí)間，期間由于條件有限兩位創(chuàng)始人帶著核心研發(fā)人員駐場實(shí)驗(yàn)室，最終順利完成小矩陣芯片的功能驗(yàn)證，確保關(guān)鍵器件與整體效果都 “平安落地”。

“半導(dǎo)體是長周期行業(yè)，初期既要證明技術(shù)可行性，更要讓市場相信其商業(yè)價(jià)值?！?程唐盛的這句話，道出了硬科技創(chuàng)業(yè)的雙重挑戰(zhàn)。選定方向后，真正的 “硬仗” 才剛開始。矩陣規(guī)模和核心器件性能是影響光芯片算力和計(jì)算效率的關(guān)鍵。團(tuán)隊(duì)從相變材料、核心光器件、光芯片架構(gòu)等維度做了全面優(yōu)化，不僅成功地降低了光芯片傳輸損耗，縮小了器件尺寸，而且計(jì)算效率與精度都獲得了顯著提高。程唐盛解釋：“光芯片矩陣規(guī)模的擴(kuò)大可以直接帶來算力和計(jì)算效率的提高，但隨之而來的也有光損耗的增加以及片上光器件的穩(wěn)定性與精度等問題，只有當(dāng)木桶的最短板也能滿足要求的時(shí)候，整體系統(tǒng)才能高效地運(yùn)行?！?/p>

Crossbar技術(shù)路線演示

在擴(kuò)大矩陣規(guī)模的同時(shí)，團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新設(shè)計(jì) Crossbar 光子矩陣計(jì)算結(jié)構(gòu)，將芯片面積利用率提高，這一設(shè)計(jì)讓 128×128 芯片不僅集成 16000 + 節(jié)點(diǎn)，而且每個(gè)節(jié)點(diǎn)均可實(shí)時(shí)編程，打破了傳統(tǒng)光芯片 “固定權(quán)重只能處理單一任務(wù)” 的局限。2024 年 6 月，這顆芯片流片成功，成為全球首顆達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)的光計(jì)算芯片。128×128 被業(yè)界稱為光計(jì)算商業(yè)化的 “臨界點(diǎn)”。這是因?yàn)椋仃囈?guī)模低于 128×128 則算力不足、密度偏低，無法支撐大模型推理 / 訓(xùn)練等復(fù)雜應(yīng)用。

為產(chǎn)品商業(yè)化進(jìn)行前瞻性布局

當(dāng)前，光本位科技正邁出產(chǎn)品商業(yè)化的關(guān)鍵一步。程唐盛介紹，公司設(shè)計(jì)的第一代光電融合計(jì)算卡即將給下游用戶送樣，與此同時(shí)，256×256 以及更大矩陣規(guī)模的光計(jì)算芯片流片計(jì)劃也在快速推進(jìn)中，更重要的是，公司已經(jīng)構(gòu)建了完整的光計(jì)算產(chǎn)品體系。

產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動(dòng)方面，光本位科技選擇 “雙向扎根” 的布局。其上游與國內(nèi)多條硅光產(chǎn)線深度合作，從 8 寸到 12 寸全面覆蓋，通過提前卡位先進(jìn)制造資源，確保工藝穩(wěn)定與供應(yīng)鏈可控，其下游則一邊與互聯(lián)網(wǎng)巨頭聯(lián)合研發(fā)定制化產(chǎn)品，一邊參與標(biāo)準(zhǔn)化的地方政府智算中心建設(shè)。

光本位科技光電融合計(jì)算卡

產(chǎn)品商業(yè)化的前瞻性布局也體現(xiàn)在光本位科技的融資策略中。熊胤江認(rèn)為，在光計(jì)算這一長周期賽道的發(fā)展過程中，與理解技術(shù)演進(jìn)規(guī)律、認(rèn)同長期價(jià)值的資本合作尤為重要。在他看來，具備產(chǎn)業(yè)認(rèn)知和長期視角的投資方，能夠更好地陪伴企業(yè)完成從技術(shù)研發(fā)到規(guī)?；逃玫娜^程。

2023 年 6 月，光本位科技獲得云啟資本、峰瑞資本、小苗朗程、奇績創(chuàng)壇等的天使輪投資，8 個(gè)月后又完成了天使 + 輪融資，加速了 128×128 芯片流片進(jìn)程。2024 年 12 月，公司與具有豐富應(yīng)用場景資源的國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)巨頭達(dá)成戰(zhàn)略合作，實(shí)現(xiàn)深度的生態(tài)協(xié)同。2025 年 6 月，由敦鴻資產(chǎn)領(lǐng)投、浦東科技天使母基金等國資基金參與的新一輪融資，則進(jìn)一步整合了上海、蘇州等地的產(chǎn)業(yè)鏈資源，為后續(xù)量產(chǎn)爬坡提供了堅(jiān)實(shí)保障。這意味著光本位科技已率先在光計(jì)算領(lǐng)域打通了 “材料 - 設(shè)計(jì) - 制造 - 應(yīng)用” 的全鏈條能力。

有望贏得新型 AI 計(jì)算范式定義權(quán)

當(dāng)前，光計(jì)算芯片仍需依靠電驅(qū)動(dòng)，光和電通過模擬芯片可協(xié)同運(yùn)作：光芯片處理 AI 線性運(yùn)算，電芯片負(fù)責(zé)調(diào)度與非線性處理，形成精密配合的光電融合計(jì)算系統(tǒng)。

光本位科技光電融合計(jì)算系統(tǒng)

熊胤江在采訪中說：“我們希望越來越多地讓光參與整個(gè)計(jì)算架構(gòu)。” 盡管實(shí)現(xiàn) “全光計(jì)算” 仍屬長期愿景，但在現(xiàn)階段不斷提升光計(jì)算的占比，通過光電協(xié)同持續(xù)優(yōu)化計(jì)算效率、降低系統(tǒng)能耗，已成為構(gòu)建下一代綠色高效智算基礎(chǔ)設(shè)施的必然方向。

光計(jì)算的突圍可能讓低碳甚至零碳 AI 大模型推理 / 訓(xùn)練從幻想變成現(xiàn)實(shí) —— 中國有望在新型 AI 計(jì)算范式定義權(quán)之爭中實(shí)現(xiàn) “換道超車”。

在不遠(yuǎn)的將來，智算中心或許不再依賴巨量電力維持運(yùn)轉(zhuǎn)，散熱壓力大幅減輕，運(yùn)行噪音顯著降低，演進(jìn)為高效的 “城市數(shù)字心臟”，以更友好的姿態(tài)與城市共生；在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，光芯片納秒級的處理速度，能讓車輛更迅速地解析路況數(shù)據(jù)，面對雨天路滑、夜間行駛等復(fù)雜場景，系統(tǒng)的環(huán)境感知與決策響應(yīng)將更精準(zhǔn)高效，為出行安全增添重要保障；醫(yī)療影像中心里，光計(jì)算賦能的系統(tǒng)可加速模型重建與分析，讓 “早發(fā)現(xiàn)、早診斷” 的普惠醫(yī)療更易實(shí)現(xiàn)。

光計(jì)算的產(chǎn)業(yè)化不是終點(diǎn)，而是新一輪 AI 技術(shù)革命的起點(diǎn)，開啟的將是一個(gè)算力無限、能耗可控的智能時(shí)代。當(dāng)我們不再為算力付出昂貴的能源與環(huán)境代價(jià)，智能時(shí)代的人文價(jià)值也將隨之釋放。