硅基光电计算是未来提高处理器算力、减少能耗、降低数据处理和通信延迟的关键技术,具有重要的战略意义。然而,现阶段高性能计算在研究过程中存在目标不明确、发展路线规划混乱等现象,为此,我们认为下面三点需要在业界成为共识:1、光电计算的特点和意义。光子由于自身的特点,难以便捷高效地实现相互作用、单元缓存和逻辑运算,其器件集成度也难以达到电子集成电路的规模,因而,利用“光子计算”来取代“电子计算”是不切实际的。“硅基光电计算”是光电子学、微电子学、光子学、数学、算法、计算机系统等深度结合的新型交叉学科,通过软件和硬件的深度联合设计,有望实现超高性能计算。2、光电融合的发展趋势。在硅基光电计算中,光子和电子相辅相成,缺一不可,光电融合是必然趋势。通过与硅基集成电路工艺兼容的技术和方法,将光子、光电子和微电子器件集成在同一硅基芯片平台上,形成优势互补的整体,才能突破现有“电子计算”的性能极限,摆脱“光子计算”的观念误区,更好地推动光电计算的实际应用。3、硅基光电计算系统。其架构需要包含如图4所示的基本单元,其中光电计算单元(Optoelectronic Computing Unit, OECU)是计算处理性能提升的关键,用以实现高速的矩阵运算和模拟计算等。一些在光域上不便进行的计算操作,如信号延迟、数据缓存和逻辑运算等,仍需要引入算术逻辑单元(Arithmetic & Logic Unit, ALU),主控(Control Unit),寄存器(Register)、缓存(Memory)等,在电子处理单元中实现。而计算、控制和存储单元之间的互连通信和硬件系统I/O等,则通过光互连来实现。图4 硅基光电计算初级系统