文章核心观点 - 上海交通大学科研团队在光计算芯片领域取得重大突破，成功研发出支持大规模语义媒体生成模型的全光计算芯片LightGen，该芯片在算力和能效上相比顶尖数字芯片实现了两个数量级的提升，为人工智能等算力密集、能耗敏感场景提供了新的硬件加速方案 [2][3][4] 光计算芯片技术突破 (LightGen) - 上海交通大学团队首次实现了支持大规模语义媒体生成模型的全光计算芯片LightGen，相关成果发表于《科学》杂志 [2][3] - LightGen在单枚芯片上同时突破了“单片上百万级光学神经元集成”、“全光维度转换”、“不依赖真值的光学生成模型训练算法”三项关键瓶颈 [4] - 实测表明，即便采用性能较滞后的输入设备，LightGen仍可取得相比顶尖数字芯片2个数量级的算力和能效提升 [4] - 该芯片可完整实现“输入—理解—语义操控—生成”的闭环，完成高分辨率（≥512×512）图像语义生成、3D生成（NeRF）、高清视频生成及语义调控，同时支持去噪、局部与全局特征迁移等多项大规模生成式任务 [4] 光计算技术的优势与背景 - 光计算具有可扩展、低功耗、超高速、宽带宽、高并行度的天然优势，是破解高维张量运算、复杂图像处理等大规模数据快速计算的关键技术 [2][5] - 光计算被视为突破传统芯片架构算力与能耗瓶颈的重要方向，为人工智能（AI）、科学计算、多模态融合感知、超大规模数据交换等“算力密集+能耗敏感”场景提供硬件加速 [2][3][5] - 随着深度神经网络和大规模生成模型演进带来超高算力和能耗需求，传统芯片架构性能增长速度已出现严重缺口，光计算等新型架构受到广泛关注 [3] 光计算领域的其他进展 - 过往几年，学术界和产业界持续探索光计算芯片的矩阵规模和光学主频，以台积电的光计算芯片矩阵规模（512x512）和美国加州理工学院的光计算光学主频（>100GHz）为典型代表 [5][6] - 有效扩展计算并行度是光计算性能提升的前沿发展方向，也是光计算迈向实用的必由之路 [6] - 中国科学院上海光学精密机械研究所团队在解决“光芯片上高密度信息并行处理”难题上取得突破，研制出超高并行光计算集成芯片“流星一号”，实现了并行度>100的光计算原型验证系统 [6] - “流星一号”系统核心光芯片全部自主研制，包含了集成微腔光频梳（频率间隔50GHz，输出光谱范围>80nm，可支撑波长复用计算通道数>200）、大带宽低时延可重构光计算芯片（通光带宽>40nm）以及高精度大规模可扩展驱动板卡（通道数>256） [7] - 基于该光子集成芯片系统，首次验证了并行度>100的片上光信息交互与计算原型；在50GHz光学主频下，单芯片理论峰值算力>2560TOPS，功耗比>3.2TOPS/W [7]