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。本輪融資由經緯中國和中金資本旗下中金硅谷基金領投，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，加速產品化的進度。接下來，曦智科技將持續(xù)投入面向數據中心的第一款產品的研發(fā)，并探索在一些細分場景下的商業(yè)落地。

  投資人觀點

  中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊認為信息產業(yè)的發(fā)展趨勢是從電到光，隨著摩爾定律失效，光子技術將取代電子技術成為信息產業(yè)的基石?；趯庾赢a業(yè)的深刻洞察，米磊博士2016年提出了“米70定律”，該定律指出信息產業(yè)中光子技術的成本將達到總成本的70%，目前該定律在通信產業(yè)-信息的傳輸中已經得到驗證。而在信息的計算領域，集成電路芯片已經遇到嚴重的瓶頸，功耗墻、I/O墻、訪存墻嚴重制約了性能的提升，已經進入創(chuàng)新S曲線的發(fā)展瓶頸期，急需找到新的技術路線才能突破瓶頸。光子芯片正是解決集成電路困境的下一代革命性技術，未來光子計算將逐步取代集成電路在計算中的主導地位。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習算法中，矩陣運算占到計算的80%-90%，而光子芯片在處理矩陣運算時有高速、并行性、高帶寬與低功耗的天然優(yōu)勢。而基于光學的互連，能夠將互連帶寬密度提高1000倍，功耗降低10倍。隨著技術的不斷進步和商業(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芯片中應用。

  中科創(chuàng)星董事總經理林佳亮表示，曦智科技是中科創(chuàng)星在光計算領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術開拓者，同時組建了一只全球頂尖的創(chuàng)業(yè)團隊，中科創(chuàng)星相信曦智科技能在光計算這個領域，會成為一家獨角獸級別的公司。

  圖|曦智科技產品模型圖(來源：曦智科技)

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

  利用硅光子來做數據傳輸和矩陣乘法運算，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會。應用在云計算環(huán)境中，它可以加速深度學習的訓練和推理，同時邊緣設備也能受惠于這一技術，例如對功耗更敏感的無人機、傳感器等設備。

  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高的關注，不再是一個科研項目，而是一個正在產品化的技術，并且有多家創(chuàng)業(yè)公司以及大公司已相繼入場。”一個有力證明是，在執(zhí)行線性運算這類任務上，曦智科技的第一款原型板卡已經在速度上優(yōu)于傳統(tǒng)的電子計算芯片，并且還有相當大的提升空間。

  可以說，曦智科技作為光子計算領域第一家公司，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院團隊在《自然-光子學》上發(fā)表一篇重要論文，將集成光子計算的新起點展示在世人面前，到 2019 年初的第一款產品原型問世，再到 2020 年的配套算法展現光子計算軟硬結合的更多應用場景可能性(詳見 DeepTech 相關報道《用光挑戰(zhàn) “世界7大數學難題” 之首，麻省理工團隊再證光學計算潛力》)，并成功吸引國內外如谷歌、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”的前沿計算技術快速推向市場。

  圖|沈亦晨博士與其所在的麻省理工學院團隊在《自然-光子學》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隊，均擁有功能齊全的光學實驗室，團隊成員背景包括麻省理工學院、哥倫比亞大學、佐治亞理工大學、北京大學和加州大學伯克利分校等的優(yōu)秀畢業(yè)生，以及產業(yè)界來自谷歌、微軟、英特爾、英偉達、AMD、ADI等公司的業(yè)界知名人士。公司正在重點擴張中國核心團隊。

  圖|曦智科技團隊(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領域。

  作為一種完全不同于電子計算的技術，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，以光運算代替電運算，擅長快速并行處理高度復雜的計算任務，但它一直沒找到合適的應用場景，且受限于傳統(tǒng)分離式光子器件，具有光場調控手段單一、光子設計體積龐大的缺點。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”轉向了速度更快、能耗更低的“光”。

  一方面，受光通訊領域的帶動，硅基光電子技術在過去十年經歷了非常顯著的發(fā)展。簡單地解釋硅基光子技術，就是在傳統(tǒng)CMOS芯片上蝕刻微米級別的光學元器件，作用類似于空間光學里的反射鏡，棱鏡以及顯示器，這項技術大大提高了光學元器件的集成度。光子芯片可沿用目前成熟的半導體工藝技術，現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，基于人工神經網絡算法的深度學習系統(tǒng)的流行，密集的矩陣乘法運算以及數據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，并具有獨特優(yōu)勢：在片上數據傳輸以及矩陣運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 芯片的概念應運而生。

  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)展速度遠遠高于電子運算?！鄙蛞喑空f。

  2016 年，沈亦晨還在麻省理工學院做博士后期間，他所在的研究團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》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算單元有效取代了傳統(tǒng)電子晶體管;

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

  圖|曦智科技 CEO 沈亦晨(來源：麻省理工科技評論)

  當時，國際著名光學科學家、斯坦福大學終身教授 David Miller, 曾專門在《自然》雜志上撰文評價沈亦晨團隊的光子 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，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，驗證了當時的開創(chuàng)性想法，成功將當時占據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。團隊在約2年時間便實現了計算效率的提升、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)

  這款原型產品成功運行了Google TensorFlow 自帶的卷積神經網絡模型來處理MNIST 數據集。這是一個使用計算機視覺識別手寫數字的基準機器學習模型，也是機器學習中最著名的基準數據集之一。測試中，整個模型超過95% 的運算是在光子芯片上完成的處理，測試結果顯示，光子芯片處理的準確率已經接近電子芯片(97%以上)，另外光子芯片完成矩陣乘法所用的時間是最先進的電子芯片的 1/100 以內。

  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)團隊而言，這一步也給了他們更多往前推進光子計算的信心。

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

  開拓光子計算邊界

  近年來得到發(fā)展的新型計算技術并不只有光子計算。

  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，諸如類神經網絡芯片(NPU)、量子計算 (Quantum Computing)等，也在煥發(fā)生命力。

  然而，在能夠延續(xù)現有成熟半導體工藝技術上，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，預計公司的第一款商用產品將面向數據中心，并也已經開始與一些對公司的初期系統(tǒng)感興趣的國內外客戶開展合作。

  另一個競爭重點在于，新型計算技術必須能夠證明自身的實際應用價值。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，繼承現有的成熟半導體工藝以外，曦智科技也在不斷拓寬光子計算應用的新領地。直到今年的一項新算法，他們將邊界延伸到了量子計算的“領地”—— 光子對于一些復雜問題優(yōu)化解決的效率要遠高于現有已經實現的量子解決方案。

  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，證明光子對于復雜問題優(yōu)化解決的效率要遠高于現有已經實現的量子解決方案(在這之前，相當一部分量子計算領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，從生物學研究到藥物發(fā)現再到路線優(yōu)化，在大量科學工程學中遇到的優(yōu)化問題上都有施展的空間，未來或可以幫助到生物技術、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有的電子同類產品”。基于光子芯片速度快、損耗少、算力高、成本低的這些特點，很多面臨性能瓶頸的深度學習場景將是這款產品大展身手的方向。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計、核心算法、傳輸等在內的完整光子計算生態(tài)。

  圖|曦智科技未來產品概念 (來源：曦智科技)

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

  現在，整個電子芯片產業(yè)界都在不斷挑戰(zhàn)半導體工藝技術極限，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)展成為應對這項挑戰(zhàn)的潛在技術。而在這個領域上，暫時沒有出現市場領跑者。

  從已經公布的產品進度來看，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注的公司之——尤其對于當下的中國來說，更需要這樣的科技創(chuàng)新力量。