光子學是一個很有前途的研究領域,，專注于光科學及其在高性能技術中的可能用途,。近年來，學術界和電子公司推出了范圍廣泛的組件來生成,、操縱,、放大或檢測光，包括光子集成電路 (PIC),。

　　PIC 包含兩個或多個利用光子（光粒子）而不是電子的組件,，亞原子粒子支持傳統(tǒng)電子組件的運行,。據(jù)說 PIC 能比傳統(tǒng)集成電路 (IC) 更有效地傳輸和處理數(shù)據(jù)，因此它們對于人工智能 (AI) 等  計算要求高的應用特別有價值,。

　　去年8月份,，EETOP介紹了一家西班牙初創(chuàng)公司iPronics正致力于開發(fā)可編程計算光子芯片，籌集370 萬美元用于開發(fā)現(xiàn)場可編程光子門陣列 (FPPGA) 芯片,。該公司一直在開發(fā)基于復雜光學硬件的可編程光子系統(tǒng),，可以適應不同應用的需求。這家光子技術公司由歐盟 (EU) 的地平線歐洲中小企業(yè)研究和創(chuàng)新計劃資助,。

　　FPPGA是一種新型的FPGA,，其全稱為“Fully Programmable Power Gating Array”，中文名為“全可編程電源門極陣列”,。與傳統(tǒng)的FPGA相比,，F(xiàn)PPGA具有更高的能效和更低的功耗。這主要得益于其采用了一種新型的功率門控技術,，可以實現(xiàn)更精細的功率控制和管理,。

　　FPPGA的功率門控技術主要包括以下幾個方面：

　　功率門控單元

　　FPPGA中的每個邏輯塊都配備了一個功率門控單元，用于控制邏輯塊的電源供應,。功率門控單元可以根據(jù)需要對邏輯塊進行動態(tài)開關,，實現(xiàn)精細的功率管理，從而節(jié)省功耗和提高能效,。

　　功率模式控制器

　　FPPGA中還配備了功率模式控制器,，用于控制整個芯片的功率模式。功率模式控制器可以根據(jù)芯片的工作狀態(tài)和功耗需求,，自動切換不同的功率模式,，從而實現(xiàn)最佳的功率管理和能效優(yōu)化。

　　功率域劃分技術

　　FPPGA中采用了功率域劃分技術,，將芯片按照功率需求劃分為多個功率域,。每個功率域都有獨立的功率門控單元和功率模式控制器，可以實現(xiàn)更加精細的功率管理和能效優(yōu)化,。

　　功率門控算法

　　FPPGA中還采用了一種新型的功率門控算法,，用于實現(xiàn)更加精細的功率控制和管理。這種算法可以根據(jù)芯片的工作狀態(tài)和功耗需求,，動態(tài)調整邏輯塊的電源供應,，從而實現(xiàn)最佳的功率管理和能效優(yōu)化。

　　接下來讓我們了解一下iPronics FPPGA的基本信息以及如何實現(xiàn)商業(yè)化,。

　　可編程光子芯片

　　由 iPronics 創(chuàng)建的可編程 C 波段光子芯片,，稱為Smartlight 處理器，由 72 個以六邊形配置排列的調諧單元以及 64 個輸入/輸出端口組成,。該芯片的光學硬件可以通過附帶的用戶友好軟件進行編程和配置,，以滿足不同應用的需求,。

　　“iPronics 于 2019 年從瓦倫西亞技術大學分離出來，正在使光子學的計算能力在商業(yè)上可用且價格合理,，” iPronics 的首席執(zhí)行官 Mark Halfman  說,。“我們開創(chuàng)了可編程光子學領域,，并開發(fā)出第一款能夠以前所未有的靈活性對片上高速光信號進行編程的通用光子處理器,。”

　　iPronics Smartlight 處理器可以提高不同電子設備的處理能力,，以光速傳輸數(shù)據(jù),，同時顯著降低功耗。值得注意的是,，該芯片的功耗比傳統(tǒng)電子 IC 低 10 倍,，同時處理的信息量更大，工作速度提高 20 倍,。

　　“iPronics 可編程處理器共享一個可通過軟件重新配置的通用硬件平臺,，”Halfman 解釋道,?！斑@種具有成本效益的解決方案使相同的硬件能夠應用于對計算能力有強烈需求的無限商業(yè)應用，包括 5G/6G 通信,、數(shù)據(jù)中心,、人工智能、自動駕駛,、量子計算和物聯(lián)網(wǎng),。”

　　使光子芯片更容易獲得

　　雖然許多研究已經(jīng)探索和展示了光子微芯片的潛力,，但到目前為止,，很少有光子芯片被商業(yè)化和大規(guī)模部署。原因之一是實施這些 IC 并針對特定用途調整它們通常需要了解其獨特的光驅動設計的專業(yè)知識,。

　　iPronics 的主要任務是創(chuàng)建可以輕松適應不同用例的光子技術,，即使使用它們的工程師和公司只對光子學有基本的了解。自發(fā)布以來,，iPronics 的芯片已被多家專門從事消費電子和電信設備制造的公司購買,。

　　“iPronics 正在提供一個完整的光子處理器平臺，其中包括可重構光子 IC,、控制電子設備和編程軟件,，”Halfman 說?！暗侥壳盀橹?，光子集成電路的實施需要集成光子 IC 設計和光學封裝方面的全面專業(yè)知識,。通過為客戶提供可重新編程的軟件實現(xiàn)，我們降低了進入的技術壁壘,，使各種復雜光子電路的實施成為可能,，并開辟了更廣泛的應用和市場?！?/p>

　　邁向光驅動創(chuàng)新

　　iPronics 成立于 COVID-19 疫情爆發(fā)之前,，已經(jīng)在廣泛引入光子技術。其通用光子處理器很快就會被全球越來越多的公司采用,，并集成到一系列設備中,，從而提高它們的性能和能效。

　　“當今市場上絕大多數(shù)光子芯片都是專用固定功能芯片,，”Halfman 說,。“iPronics 解決方案的一個獨特要素是芯片的可重新配置性,，它通過顯著加快上市時間,、降低總成本和風險緩解來解鎖新的商業(yè)應用?！?/p>

　　SmartLight 處理器對于新的和計算要求高的應用程序可能特別有利,。例如，它可用于更高效地處理 5G 和 6G 信號,，或滿足數(shù)據(jù)中心和人工智能 (AI) 工具的高計算需求,。它還可以集成到光學/射頻設備、衛(wèi)星通信技術,、激光雷達和自動駕駛汽車中,，以提高它們的處理速度和能效。