Lightelligence 光启元 / 天机芯 (硟光 AI 加速器)

产品概述

Lightelligence（光启元 / 光启智算） 是中国领先的硟光 AI 芯片公司，2017 成立，由清华大学 + 中科院上海光机所联合孵化，总部上海。天机芯（Tianjic） 是其首款商用硟光 AI 加速器，2022 发布，7nm 工艺，1.6 PFLOPS FP16 算力，~100W TDP。是 Lightmatter Envise 的中国对标，与 Lightmatter、LightOn 并称"硟光三巨头"。

战略意义：在 Lightmatter 美国技术出口管制背景下，Lightelligence 是中国硟光 AI 唯一商用化公司，承担国家 863 重大专项和国家自然科学基金重点项目，主要客户为中国超算中心、政府 HPC、AI for Science 项目。

核心规格

项目	参数
架构	Lightelligence 天机芯（Optical Matrix Multiplication）
制程	TSMC 7nm（光子 + 电子混合）
光子核心	64 个 MZI（马赫-泽恩德干涉仪）
数字核心	32× RISC-V 处理器（调度 + 激活）
HBM	32GB HBM2E
内存带宽	819 GB/s
FP16	1.6 PFLOPS
FP32	~0.8 PFLOPS
INT8	3.2 POPS
TDP	~100 W
能效比	16 TOPS/W（H100 ~3 TOPS/W，5× 优势）
板卡形态	PCIe Gen4 ×16
互连	自研光互连（PCIe + 光纤）
量产	2023 H2
单价	~$3,500-5,500

硟光计算原理

维度	传统 GPU	Lightelligence 天机芯
计算介质	电子（CMOS 晶体管）	光子（硅光波导 + MZI）
矩阵乘法	MAC 阵列	MZI 网格（光传播矩阵乘）
信号传播	铜线 + 电阻	光波导（0 电阻）
功耗来源	CV²（晶体管开关）	仅 MZI 调制器
热设计	复杂液冷	自然风冷（100W）
频率	1-2 GHz	>40 GHz（理论）
精度	FP64/FP32/FP16/INT8	FP16/INT8 为主
缺点	-	非矩阵操作仍需电子，模型有限

MZI 矩阵乘法原理

输入向量 (8 维): [x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7]（光信号）
权重矩阵 W (8×8): 配置到 64 个 MZI
输出: y = W × x（光信号叠加）
ADC: 转换数字（仅 1 次电子步骤）

关键优势：

64 个 MZI 同时计算（一周期完成 8×8 = 64 乘加）
光传播速度 = 0 等待（vs GPU 受 HBM 限制）
能效 16 TOPS/W（GPU 5-10× 优势）

32 个 RISC-V 处理器

维度	规格
架构	RISC-V 64 位（自研 SiFive 核心）
核心数	32 个
频率	1.5 GHz
缓存	L1 32KB + L2 512KB 每核
作用	调度 + 激活函数 + 非矩阵操作
国产化	100% RISC-V（vs ARM 私有）

RISC-V 选择原因：相比 ARM Cortex-A78，RISC-V 同性能省 20% 功耗，且完全自主可控（符合中国信创要求）。

厂商信息

项目	内容
公司	光启元 / 光启智算（Lightelligence）
创始人	沈志华（中科院上海光机所 + 清华）
成立	2017
总部	上海市嘉定区
融资	$280M+（C 轮 2022 领投：北极光创投）
估值（2025）	~¥15B
2024 营收	~¥0.8B（早期商业化）
员工	~500 人
国家项目	国家 863 重大专项、国家自然科学基金重点
代工	TSMC 7nm + 自研硟光工艺（中科院微电子所）
专利	150+ 项硟光 AI 专利
客户	中国超算中心（无锡、长沙、深圳）、政府 HPC、AI for Science

硟光三巨头

公司	国家	产品	算力	TDP	量产
Lightmatter	🇺🇸 美国	Envise	2 PF	65W	2023 H2
Lightelligence	🇨🇳 中国	天机芯	1.6 PF	100W	2023 H2
LightOn	🇫🇷 法国	Alfred	1.2 PF	80W	2023 实验

Lightelligence 优势：唯一中国商用硟光 AI（Lightmatter 美国出口管制），国家政策重点支持。

适用场景

✅ AI for Science（蛋白质结构、气候、材料模拟）
✅ 超算中心（中国无锡、长沙、深圳超算）
✅ 政府 HPC（国家安全、AI 反演）
✅ 低功耗 AI 推理（100W 风冷部署）
✅ 国产化项目（RISC-V + 硟光）
❌ AI 训练（仅推理）
❌ 国际市场（出口管制）
❌ 非矩阵乘任务（RNN 性能弱）

关键特性

硟光计算：中国唯一商用硟光 AI 芯片
16 TOPS/W：H100 5× 能效优势
RISC-V 32 核：完全自主可控
100W TDP：风冷部署
国家政策支持：863 重大专项
缺点：生态仅 1 年，比 Lightmatter 晚 1 年

产品概述​

核心规格​

硟光计算原理​

MZI 矩阵乘法原理​

32 个 RISC-V 处理器​

厂商信息​

硟光三巨头​

适用场景​

关键特性​

相关卡​