光子学是一个很有前途的研究领域，专注于光科学及其在高性能技术中的可能用途。近年来，学术界和电子公司推出了范围广泛的组件来生成、操纵、放大或检测光，包括光子集成电路 (PIC)。

　　PIC 包含两个或多个利用光子（光粒子）而不是电子的组件，亚原子粒子支持传统电子组件的运行。据说 PIC 能比传统集成电路 (IC) 更有效地传输和处理数据，因此它们对于人工智能 (AI) 等  计算要求高的应用特别有价值。

　　去年8月份，EETOP介绍了一家西班牙初创公司iPronics正致力于开发可编程计算光子芯片，筹集370 万美元用于开发现场可编程光子门阵列 (FPPGA) 芯片。该公司一直在开发基于复杂光学硬件的可编程光子系统，可以适应不同应用的需求。这家光子技术公司由欧盟 (EU) 的地平线欧洲中小企业研究和创新计划资助。

　　FPPGA是一种新型的FPGA，其全称为“Fully Programmable Power Gating Array”，中文名为“全可编程电源门极阵列”。与传统的FPGA相比，FPPGA具有更高的能效和更低的功耗。这主要得益于其采用了一种新型的功率门控技术，可以实现更精细的功率控制和管理。

　　FPPGA的功率门控技术主要包括以下几个方面：

　　功率门控单元

　　FPPGA中的每个逻辑块都配备了一个功率门控单元，用于控制逻辑块的电源供应。功率门控单元可以根据需要对逻辑块进行动态开关，实现精细的功率管理，从而节省功耗和提高能效。

　　功率模式控制器

　　FPPGA中还配备了功率模式控制器，用于控制整个芯片的功率模式。功率模式控制器可以根据芯片的工作状态和功耗需求，自动切换不同的功率模式，从而实现最佳的功率管理和能效优化。

　　功率域划分技术

　　FPPGA中采用了功率域划分技术，将芯片按照功率需求划分为多个功率域。每个功率域都有独立的功率门控单元和功率模式控制器，可以实现更加精细的功率管理和能效优化。

　　功率门控算法

　　FPPGA中还采用了一种新型的功率门控算法，用于实现更加精细的功率控制和管理。这种算法可以根据芯片的工作状态和功耗需求，动态调整逻辑块的电源供应，从而实现最佳的功率管理和能效优化。

　　接下来让我们了解一下iPronics FPPGA的基本信息以及如何实现商业化。

　　可编程光子芯片

　　由 iPronics 创建的可编程 C 波段光子芯片，称为Smartlight 处理器，由 72 个以六边形配置排列的调谐单元以及 64 个输入/输出端口组成。该芯片的光学硬件可以通过附带的用户友好软件进行编程和配置，以满足不同应用的需求。

　　“iPronics 于 2019 年从瓦伦西亚技术大学分离出来，正在使光子学的计算能力在商业上可用且价格合理，” iPronics 的首席执行官 Mark Halfman  说。“我们开创了可编程光子学领域，并开发出第一款能够以前所未有的灵活性对片上高速光信号进行编程的通用光子处理器。”

　　iPronics Smartlight 处理器可以提高不同电子设备的处理能力，以光速传输数据，同时显著降低功耗。值得注意的是，该芯片的功耗比传统电子 IC 低 10 倍，同时处理的信息量更大，工作速度提高 20 倍。

　　“iPronics 可编程处理器共享一个可通过软件重新配置的通用硬件平台，”Halfman 解释道。“这种具有成本效益的解决方案使相同的硬件能够应用于对计算能力有强烈需求的无限商业应用，包括 5G/6G 通信、数据中心、人工智能、自动驾驶、量子计算和物联网。”

　　使光子芯片更容易获得

　　虽然许多研究已经探索和展示了光子微芯片的潜力，但到目前为止，很少有光子芯片被商业化和大规模部署。原因之一是实施这些 IC 并针对特定用途调整它们通常需要了解其独特的光驱动设计的专业知识。

　　iPronics 的主要任务是创建可以轻松适应不同用例的光子技术，即使使用它们的工程师和公司只对光子学有基本的了解。自发布以来，iPronics 的芯片已被多家专门从事消费电子和电信设备制造的公司购买。

　　“iPronics 正在提供一个完整的光子处理器平台，其中包括可重构光子 IC、控制电子设备和编程软件，”Halfman 说。“到目前为止，光子集成电路的实施需要集成光子 IC 设计和光学封装方面的全面专业知识。通过为客户提供可重新编程的软件实现，我们降低了进入的技术壁垒，使各种复杂光子电路的实施成为可能，并开辟了更广泛的应用和市场。”

　　迈向光驱动创新

　　iPronics 成立于 COVID-19 疫情爆发之前，已经在广泛引入光子技术。其通用光子处理器很快就会被全球越来越多的公司采用，并集成到一系列设备中，从而提高它们的性能和能效。

　　“当今市场上绝大多数光子芯片都是专用固定功能芯片，”Halfman 说。“iPronics 解决方案的一个独特要素是芯片的可重新配置性，它通过显着加快上市时间、降低总成本和风险缓解来解锁新的商业应用。”

　　SmartLight 处理器对于新的和计算要求高的应用程序可能特别有利。例如，它可用于更高效地处理 5G 和 6G 信号，或满足数据中心和人工智能 (AI) 工具的高计算需求。它还可以集成到光学/射频设备、卫星通信技术、激光雷达和自动驾驶汽车中，以提高它们的处理速度和能效。