中國光子晶片技術突破：LightGen與ACCEL挑戰電子運算主導地位

在全球追求運算效能的趨勢下，人工智慧（AI）領域正見證一場從傳統電子硬體向光學運算架構的關鍵轉型。中國正積極推動光子晶片（Photonic Chips）的研發與應用，試圖以光子取代電子來處理資訊，此舉對現有的圖形處理單元（GPU）構成挑戰，旨在突破電子晶片在速度與能耗上的物理極限。

光子計算的優勢在於其天然的高速與並行處理能力，對於生成式AI等高算力需求的任務尤為關鍵。中國的戰略性投入已取得初步成果。上海交通大學與清華大學的聯合團隊於2025年推出了LightGen晶片，該晶片集成了超過兩百萬個光子神經元。根據2025年12月發表於《科學》期刊的研究，LightGen在非監督式訓練算法下的生成式AI任務中，展現出比頂尖數位晶片快上兩個數量級的算力與能效提升。其性能飛躍歸功於突破了「單片上百萬級光學神經元集成」、「全光維度轉換」以及「不依賴真值的光學生成模型訓練算法」三大核心瓶頸。

另一項重要進展來自清華大學的ACCEL（All-Analogue Chip Combining Electronics and Light）專案，這是一種結合了光子元件與類比電子元件的混合架構。ACCEL在特定的視覺任務中，據稱能達到比NVIDIA A100 GPU快上3,000倍的速度，且在視覺影響處理任務中，其運算延遲極低，每秒可生成高達13,000幀圖像。這種混合設計有效規避了混合系統中常見的類比數位轉換器帶來的延遲與能源損耗，進一步優化了能源效率。

這些尖端技術的發展，是中國推動科技自給自足戰略的體現，旨在優化其不斷擴張的AI基礎設施的能源消耗。為此，上海市規劃在2025年底前增設五個新的數據中心，並以全國性的「光骨幹網路」提供支援。儘管業界普遍認為通用型GPU在短期內難以完全取代，但光子晶片被視為未來實現高效能、低功耗光基計算系統的關鍵技術。

光子晶片在數據中心、5G/4G移動通訊網路及光纖接入等領域具有廣泛應用前景。光通訊晶片組市場的強勁需求也反映了這一趨勢，據LightCounting預測，該市場在2025年至2030年期間的複合年增長率預計為17%，總銷售額將從2024年的約35億美元增至2030年的超過110億美元。然而，分析指出，國家意志驅動的技術領先戰略，在推進的同時，仍需平衡經濟結構、地方債務與就業市場等民生經濟發展的複雜性。