中科創(chuàng)星投資全球首家光子芯片公司，“曦智科技”完成2600萬美元A輪融資

  ICC訊 4月8日，源自麻省理工學(xué)院的光子計算硬件開發(fā)公司“曦智科技”宣布，已于近期完成2600萬美元A輪融資。本輪融資由經(jīng)緯中國和中金資本旗下中金硅谷基金領(lǐng)投，祥峰投資、中科創(chuàng)星、招商局創(chuàng)投等跟投，老股東百度風(fēng)投和峰瑞資本持續(xù)加碼。2018年，曦智科技曾獲得1070萬美元的種子輪融資。

  此次 A 輪融資使曦智科技的累計融資額達(dá)到 3670 萬美元，成為了目前全球融資額最高的光子計算創(chuàng)業(yè)公司。而本輪融資也讓公司能夠保持足夠的彈藥，加速產(chǎn)品化的進(jìn)度。接下來，曦智科技將持續(xù)投入面向數(shù)據(jù)中心的第一款產(chǎn)品的研發(fā)，并探索在一些細(xì)分場景下的商業(yè)落地。

  投資人觀點(diǎn)

  中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊認(rèn)為信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢是從電到光，隨著摩爾定律失效，光子技術(shù)將取代電子技術(shù)成為信息產(chǎn)業(yè)的基石。基于對光子產(chǎn)業(yè)的深刻洞察，米磊博士2016年提出了“米70定律”，該定律指出信息產(chǎn)業(yè)中光子技術(shù)的成本將達(dá)到總成本的70%，目前該定律在通信產(chǎn)業(yè)-信息的傳輸中已經(jīng)得到驗證。而在信息的計算領(lǐng)域，集成電路芯片已經(jīng)遇到嚴(yán)重的瓶頸，功耗墻、I/O墻、訪存墻嚴(yán)重制約了性能的提升，已經(jīng)進(jìn)入創(chuàng)新S曲線的發(fā)展瓶頸期，急需找到新的技術(shù)路線才能突破瓶頸。光子芯片正是解決集成電路困境的下一代革命性技術(shù)，未來光子計算將逐步取代集成電路在計算中的主導(dǎo)地位。目前AI芯片在計算芯片中的占比越來越大，AI芯片也遇到類似的問題，在人工智能的深度學(xué)習(xí)算法中，矩陣運(yùn)算占到計算的80%-90%，而光子芯片在處理矩陣運(yùn)算時有高速、并行性、高帶寬與低功耗的天然優(yōu)勢。而基于光學(xué)的互連，能夠?qū)⒒ミB帶寬密度提高1000倍，功耗降低10倍。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和商業(yè)化落地，光子芯片將會為人工智能帶來幾個量級的性能提升，因此，光子芯片將首先在AI芯片中應(yīng)用。

  中科創(chuàng)星董事總經(jīng)理林佳亮表示，曦智科技是中科創(chuàng)星在光計算領(lǐng)域布局的一家重量級的公司。光計算在低延遲、高吞吐率、低功耗等方面將會比現(xiàn)有的計算方案具備顛覆性的性能優(yōu)勢，可以更好地支持各類AI應(yīng)用，給人來帶巨大的想象空間。沈亦晨博士作為這一方向的學(xué)術(shù)開拓者，同時組建了一只全球頂尖的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊，中科創(chuàng)星相信曦智科技能在光計算這個領(lǐng)域，會成為一家獨(dú)角獸級別的公司。

  圖|曦智科技產(chǎn)品模型圖(來源：曦智科技)

  近年來，在如何為機(jī)器智能提供更強(qiáng)大的算力上，學(xué)界和業(yè)界已經(jīng)在考慮下一波發(fā)展浪潮，光子計算正是頗具潛力的選項之一。

  利用硅光子來做數(shù)據(jù)傳輸和矩陣乘法運(yùn)算，在功耗降低和速度提升上前景可期，很可能帶來光子計算有史以來最大的機(jī)會。應(yīng)用在云計算環(huán)境中，它可以加速深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練和推理，同時邊緣設(shè)備也能受惠于這一技術(shù)，例如對功耗更敏感的無人機(jī)、傳感器等設(shè)備。

  作為2017年被《麻省理工科技評論》評選出的“35歲以下創(chuàng)新35人”(Innovators Under 35)，曦智科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO沈亦晨博士表示：“在過去兩年，光子計算在全球受到了相當(dāng)高的關(guān)注，不再是一個科研項目，而是一個正在產(chǎn)品化的技術(shù)，并且有多家創(chuàng)業(yè)公司以及大公司已相繼入場?！币粋€有力證明是，在執(zhí)行線性運(yùn)算這類任務(wù)上，曦智科技的第一款原型板卡已經(jīng)在速度上優(yōu)于傳統(tǒng)的電子計算芯片，并且還有相當(dāng)大的提升空間。

  可以說，曦智科技作為光子計算領(lǐng)域第一家公司，一直跑在最前列。從 2017 年沈亦晨博士與其所在的麻省理工學(xué)院團(tuán)隊在《自然-光子學(xué)》上發(fā)表一篇重要論文，將集成光子計算的新起點(diǎn)展示在世人面前，到 2019 年初的第一款產(chǎn)品原型問世，再到 2020 年的配套算法展現(xiàn)光子計算軟硬結(jié)合的更多應(yīng)用場景可能性(詳見 DeepTech 相關(guān)報道《用光挑戰(zhàn) “世界7大數(shù)學(xué)難題” 之首，麻省理工團(tuán)隊再證光學(xué)計算潛力》)，并成功吸引國內(nèi)外如谷歌、FaceBook、AWS、BAT 級別的客戶接洽，曦智科技作為光子計算領(lǐng)域第一家公司，在不到 3 年的時間成功將原本“束之高閣”的前沿計算技術(shù)快速推向市場。

  圖|沈亦晨博士與其所在的麻省理工學(xué)院團(tuán)隊在《自然-光子學(xué)》上發(fā)表的論文(來源：曦智科技)

  曦智科技也因此在2019年同阿里云、百度、華為等公司一同入選《麻省理工科技評論》50家聰明公司(MIT Technology Review 50 Smartest Companies)。

  這些成績都展示了曦智科技未來更大的發(fā)展?jié)摿Α?

  目前，曦智科技擁有近50名員工，在美國波士頓和中國上海發(fā)展了屬于自己的跨國多元團(tuán)隊，均擁有功能齊全的光學(xué)實驗室，團(tuán)隊成員背景包括麻省理工學(xué)院、哥倫比亞大學(xué)、佐治亞理工大學(xué)、北京大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校等的優(yōu)秀畢業(yè)生，以及產(chǎn)業(yè)界來自谷歌、微軟、英特爾、英偉達(dá)、AMD、ADI等公司的業(yè)界知名人士。公司正在重點(diǎn)擴(kuò)張中國核心團(tuán)隊。

  圖|曦智科技團(tuán)隊(來源：曦智科技)

  一項創(chuàng)新研究，“重啟”光子計算

  盡管曦智科技是一家年輕的公司，但其所專注的光子計算，其實是一個古老的技術(shù)領(lǐng)域。

  作為一種完全不同于電子計算的技術(shù)，光子計算以光子為信息處理載體，依賴光硬件而非電子硬件，以光運(yùn)算代替電運(yùn)算，擅長快速并行處理高度復(fù)雜的計算任務(wù)，但它一直沒找到合適的應(yīng)用場景，且受限于傳統(tǒng)分離式光子器件，具有光場調(diào)控手段單一、光子設(shè)計體積龐大的缺點(diǎn)。因此，光子計算一直都停留在實驗室階段。

  近幾年，電子計算愈發(fā)受制于摩爾定律，讓一部分人將目光從“電”轉(zhuǎn)向了速度更快、能耗更低的“光”。

  一方面，受光通訊領(lǐng)域的帶動，硅基光電子技術(shù)在過去十年經(jīng)歷了非常顯著的發(fā)展。簡單地解釋硅基光子技術(shù)，就是在傳統(tǒng)CMOS芯片上蝕刻微米級別的光學(xué)元器件，作用類似于空間光學(xué)里的反射鏡，棱鏡以及顯示器，這項技術(shù)大大提高了光學(xué)元器件的集成度。光子芯片可沿用目前成熟的半導(dǎo)體工藝技術(shù)，現(xiàn)有的光子芯片僅需要45-90nm工藝就可以完成想要的性能。

  另一方面，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)的流行，密集的矩陣乘法運(yùn)算以及數(shù)據(jù)傳輸正是人工智能算法中最耗時間和功率的。但光子芯片可以用來執(zhí)行AI 計算里最重要的兩個步驟，并具有獨(dú)特優(yōu)勢：在片上數(shù)據(jù)傳輸以及矩陣運(yùn)算方面可以大大降低延時和能耗，并且提高帶寬。

  由此，光子 AI 芯片的概念應(yīng)運(yùn)而生。

  曦智科技成立的目的，就是從光子芯片這個全新的角度來切入 AI 加速?！皩Ξa(chǎn)業(yè)界來說，這可能開啟了一個全新的方向，而且它的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電子運(yùn)算。”沈亦晨說。

  2016 年，沈亦晨還在麻省理工學(xué)院做博士后期間，他所在的研究團(tuán)隊打造了首個光子計算系統(tǒng)。該成果于 2017 年以封面文章的形式發(fā)表在頂級期刊 《自然-光子學(xué)》上，在硬件和算法有著雙重創(chuàng)新：

  在硬件上，光干涉儀作為基本的矩陣運(yùn)算單元有效取代了傳統(tǒng)電子晶體管;

  在算法上，團(tuán)隊開發(fā)了一系列在不犧牲性能條件下有效降低深度學(xué)習(xí)計算量、并適應(yīng)于光子芯片的算法。

  圖|曦智科技 CEO 沈亦晨(來源：麻省理工科技評論)

  當(dāng)時，國際著名光學(xué)科學(xué)家、斯坦福大學(xué)終身教授 David Miller, 曾專門在《自然》雜志上撰文評價沈亦晨團(tuán)隊的光子 AI 芯片的研究成果，稱“這一系列的研究成果極大地推動了集成光子在未來取代傳統(tǒng)電子計算芯片的發(fā)展?！?

  曦智科技也正以此作為起點(diǎn)，并成功于2019年4月正式發(fā)布了全球首款光子芯片原型板卡，驗證了當(dāng)時的開創(chuàng)性想法，成功將當(dāng)時占據(jù)了半個實驗室的整個光子計算系統(tǒng)集成到了常規(guī)大小的板卡上。團(tuán)隊在約2年時間便實現(xiàn)了計算效率的提升、軟件環(huán)境和集成程度的成熟，對于光子計算從實驗室走向市場，這是意義非凡的一步。

  圖|曦智科技開發(fā)的世界第一款光子芯片原型板卡

  (來源：曦智科技)

  這款原型產(chǎn)品成功運(yùn)行了Google TensorFlow 自帶的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來處理MNIST 數(shù)據(jù)集。這是一個使用計算機(jī)視覺識別手寫數(shù)字的基準(zhǔn)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，也是機(jī)器學(xué)習(xí)中最著名的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集之一。測試中，整個模型超過95% 的運(yùn)算是在光子芯片上完成的處理，測試結(jié)果顯示，光子芯片處理的準(zhǔn)確率已經(jīng)接近電子芯片(97%以上)，另外光子芯片完成矩陣乘法所用的時間是最先進(jìn)的電子芯片的 1/100 以內(nèi)。

  圖丨曦智科技晶圓級光子芯片實物圖(來源：曦智科技)

  對于這支創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊而言，這一步也給了他們更多往前推進(jìn)光子計算的信心。

  正如沈亦晨回答為何創(chuàng)業(yè)所言：“要實現(xiàn)光子計算的初衷，待在實驗室是無法實現(xiàn)的，只能通過創(chuàng)業(yè)這條產(chǎn)業(yè)化路徑來實現(xiàn)，我別無選擇，而現(xiàn)在正是最好的時機(jī)?！?

  開拓光子計算邊界

  近年來得到發(fā)展的新型計算技術(shù)并不只有光子計算。

  AI 所掀起的計算需求不斷膨脹，帶動了市場針對特定計算推出更適合的新架構(gòu)，諸如類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片(NPU)、量子計算 (Quantum Computing)等，也在煥發(fā)生命力。

  然而，在能夠延續(xù)現(xiàn)有成熟半導(dǎo)體工藝技術(shù)上，光子芯片的優(yōu)勢又更為明顯。

  沈亦晨表示，曦智科技計劃通過未來持續(xù)的定期流片來不斷發(fā)展，預(yù)計公司的第一款商用產(chǎn)品將面向數(shù)據(jù)中心，并也已經(jīng)開始與一些對公司的初期系統(tǒng)感興趣的國內(nèi)外客戶開展合作。

  另一個競爭重點(diǎn)在于，新型計算技術(shù)必須能夠證明自身的實際應(yīng)用價值。正如許多押注量子計算的大型公司正在“廝殺”量子優(yōu)越性一樣，光子計算同樣需要回答這個命題。

  因此，繼承現(xiàn)有的成熟半導(dǎo)體工藝以外，曦智科技也在不斷拓寬光子計算應(yīng)用的新領(lǐng)地。直到今年的一項新算法，他們將邊界延伸到了量子計算的“領(lǐng)地”—— 光子對于一些復(fù)雜問題優(yōu)化解決的效率要遠(yuǎn)高于現(xiàn)有已經(jīng)實現(xiàn)的量子解決方案。

  具體而言，2020年1月，沈亦晨等人在一項刊登于《自然-通訊》的研究中發(fā)明了一種新的伊辛(Ising)算法，專門用于基于光子硬件探索 NP完全問題，證明光子對于復(fù)雜問題優(yōu)化解決的效率要遠(yuǎn)高于現(xiàn)有已經(jīng)實現(xiàn)的量子解決方案(在這之前，相當(dāng)一部分量子計算領(lǐng)域研究一直用伊辛來展示量子計算的優(yōu)勢)。

  光子這種求解伊辛問題的更優(yōu)能力，從生物學(xué)研究到藥物發(fā)現(xiàn)再到路線優(yōu)化，在大量科學(xué)工程學(xué)中遇到的優(yōu)化問題上都有施展的空間，未來或可以幫助到生物技術(shù)、出行等不同的行業(yè)。

  值得一提的是，這個新的光子算法正是基于曦智科技此前的光子芯片原型板卡。

  沈亦晨表示，“我們的下一款芯片將會在性能上徹底顛覆現(xiàn)有的電子同類產(chǎn)品”?；?A href="http://odinmetals.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e5%85%89%e5%ad%90%e8%8a%af%e7%89%87&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">光子芯片速度快、損耗少、算力高、成本低的這些特點(diǎn)，很多面臨性能瓶頸的深度學(xué)習(xí)場景將是這款產(chǎn)品大展身手的方向。涵蓋硬件到算法，曦智科技在未來2-3年將致力于布局與打造包含芯片設(shè)計、核心算法、傳輸?shù)仍趦?nèi)的完整光子計算生態(tài)。

  圖|曦智科技未來產(chǎn)品概念 (來源：曦智科技)

  眾所周知，芯片是各種智能系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)，全球芯片產(chǎn)業(yè)過去近半個世紀(jì)的興盛史已證明了這一點(diǎn)，但中國還需要證明更多：在完全由電子支配的計算時代，中國已經(jīng)落下一段距離，而由AI大規(guī)模應(yīng)用驅(qū)動的新一計算技術(shù)創(chuàng)新，被視為改變該現(xiàn)狀的一個支點(diǎn)。

  現(xiàn)在，整個電子芯片產(chǎn)業(yè)界都在不斷挑戰(zhàn)半導(dǎo)體工藝技術(shù)極限，以滿足越來越高的計算性能要求，但付出的代價也愈發(fā)逼近極限，光子芯片正發(fā)展成為應(yīng)對這項挑戰(zhàn)的潛在技術(shù)。而在這個領(lǐng)域上，暫時沒有出現(xiàn)市場領(lǐng)跑者。

  從已經(jīng)公布的產(chǎn)品進(jìn)度來看，作為全球首個光子 AI 芯片的公司，曦智科技仍將是最值得關(guān)注的公司之——尤其對于當(dāng)下的中國來說，更需要這樣的科技創(chuàng)新力量。