Neurophos光學AI晶片獲蓋茲青睞 性能碾壓輝達Rubin GPU？

據 Tom"s Hardware，近日曾獲得比爾蓋茲 (Bill Gates) 旗下 Gates Frontier Fund 投資的 AI 晶片新創公司 Neurophos 公佈了其首款光學處理單元（OPU）產品，型號為 Tulkas T100，號稱在其功耗上的功率約為 10 BINT4。Neurophos 指出，該晶片採用現有的半導體製程技術，未來不排除交由台積電 (TSM-US) 或英特爾 (INTC-US) 代工生產。

近年來，隨著 AI 技術的快速發展，對於算力的需求也是呈現爆炸式增長，雖然當前以輝達 (NVDA-US) 為代表的 GPU 晶片的性能提升也很快，但是這種提升更多是依賴於晶片面積、製程工藝和功率的提升，這也限制了其單位性能的增長，並且存在巨大的能源消耗和高昂的成本負擔。

專注於以光子運算為核心的 AI 加速器研發的新創 Neurophos 認為，目前全球科技巨頭競相建造更多依賴 GPU 的 AI 資料中心的趨勢並非解決之道。而 Neurophos 提出的解決方案正是採用 OPU 來作為全新的 AI 加速晶片。

光子運算是一種被動運算，運算任務在光通過光子矩陣的過程中即可完成，它顛覆了傳統 CMOS 電子晶片的運算邏輯。光子晶片的性能提升與光子矩陣規模、主頻速率和波長數量等參數相關，而不依賴晶體管的密度及晶片製程的提升，並且具有高通量、低延時、低功耗等特點，因此用光計算來代替部分當前的電計算就成為了突破現有瓶頸的有效途徑。

過去矽光子技術受限於光學元件尺寸過大，難以在晶片上實現足夠的運算密度，但是 Neurophos 則宣稱，其已成功將光學電晶體尺寸大幅縮小了 10,000 倍，使光子運算首次具備與數位 CMOS 架構競爭的可行性。Neurophos 將這些調變器與記憶體運算技術結合，透過融合記憶體和處理能力來克服傳統硬體瓶頸，加速 AI 核心的矩陣乘法運算，並減少資料傳輸，並可直接支援 Triton、JAX 等主流 AI 軟體工具。目前 Neurophos 已經在光計算領域累積了超過 300 項專利。

Neurophos 最新推出的首款 OPU 晶片型號為 Tulkas T100，配備了 1000×1000 的光子計算矩陣，這大約是現代 GPU 中 256x256 矩陣的 15 倍，這使得晶片上的光學計算核心的密度達到了驚人的水平，可與傳統的矽晶片相媲美。龐大的光學運算矩陣和驚人的 56GHz 時脈頻率相結合，再加上其內部整合的 200 MB 二級快取和 768 GB HBM，使得單一光學「張量核心」能夠完成輝達晶片中數百個核心的工作量。其 FP4/INT4 算力可達 0.47 ExaFLOPS，FP16/INT16 算力為 0.4 PFLOPS，峰值功率為 2kW，平均功率為 1kW，計算能源效率更為高達 235 TOPS/W。

Neurophos 也推出了 8× OPU 的機架系統，將擁有 3.07TB HBM，FP4/INT4 算力可達 2 ExaFLOPS，FP16/INT16 算力為 1.6 PFLOPS，性能將比 3000 磅重的 GPU 機架系統還要強，峰值功率也只有 10KW，平均功率僅 5KW。

Neurophos 表示，世界需要太瓦級的算力，但這所需要的能源供應遠超美國當前的生產能力。如果利用 GPU 建造資料中心來實現，這需要投資額高達 20 兆美元，而且還需要 1,000 多座核電廠來提供能源供應。如果使用 OPU，達到同等的算力，不僅所需的 OPU 晶片數量可以減少 100 倍，所需的能源供應也可減少 100 倍，10 座核電廠就夠了。

目前，Neurophos 正與挪威資料中心營運商 Terakraft 合作，計劃 2027 年啟動其光學人工智慧加速器的實際應用試點計畫。Neurophos 表示，希望能在 2028 年初製造出首批完整的系統，並在同年稍後擴大生產規模。

Neurophos 成立於美國奧斯汀，是杜克大學和 Metacept 的衍生公司，團隊成員來自輝達、AMD、蘋果、Meta、Google、Magic Leap、美光、高通、三星、Sapeon、Lumotive、Lightmatter 和 Luminous 等公司，涵蓋了尖端數位和類比晶片、擴增實境、超材料、光連等公司領域。

今年 1 月 22 日，Neurophos 也成功完成了 1.1 億美元的 A 輪融資，使其總融資額達到 1.18 億美元。本輪融資由蓋茲旗下 Gates Frontier Fund 領投，M12（微軟創投基金）、Carbon Direct Capital、沙烏地阿美創投公司、博世創投公司、Tectonic Ventures、Space Capital 等機構跟投。