الصين تروج لشريحة Meteor-1 الجديدة كحل لقيود التصدير الأمريكية وعلى إنفيديا

أطلق علماء في الصين «Meteor-1»، والذي يُزعم أنه أول شريحة حوسبة بصرية عالية التوازي في البلاد، مما يمثل قفزة مهمة في استخدام الأجهزة القائمة على الضوء لمعالجة أحمال العمل المتوازية الضخمة.

تأتي هذه المبادرة بينما تحاول البلاد التخلي عن التكنولوجيا المصنوعة في الولايات المتحدة وسط قيود التصدير لتقنيات الذكاء الاصطناعي المتقدمة. أفادت وسائل الإعلام المحلية في الصين بأن هذا من المتوقع أن يؤدي إلى تسريع الأجهزة للذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات التي تكافح حالياً مع الطلب الحسابي المتزايد.

الشريحة الجديدة في الصين تتنافس مع أفضل وحدات معالجة الرسومات من إنفيديا

صممتها فرق في معهد شنغهاي للبصريات والميكانيكا الدقيقة (SIOM) والجامعة التقنية الوطنية، وتزعم الشريحة أنها تتمتع بأداء ذروي نظري يبلغ 2560 TOPS (تريليون عملية في الثانية) عند تردد بصري 50 جيجاهرتز.

وهذا يضعها في نفس الفئة مع أفضل وحدات معالجة الرسومات (GPUs) من إنفيديا، مما يوفر حلاً محلياً لتسريع مهام الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات وسط الطلبات الحسابية المتزايدة و القيود الأمريكية على الرقائق.

تاريخياً، ركزت جهود الحوسبة البصرية على تكبير أبعاد المصفوفة الداخلية التي تقوم بالحسابات.

المصفوفات الأكبر تسمح نظرياً بمعالجة المزيد من البيانات بالتوازي، ولكن عملياً، تواجه قيوداً هندسية، وتخطيطات معقدة للرقائق، والحاجة إلى دقة قصوى في محاذاة الموجهات الموجية، وتكاليف تصنيع باهظة.

ووفقاً لصحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست (SCMP)، أظهرت جهود شركة TSMC والمجموعات الأكاديمية مثل كالتيك وعوداً في المختبرات، لكن تلك النماذج الأولية واجهت صعوبات في التحول إلى حلول تجارية.

استراتيجية أخرى كانت دفع معدل تذبذب الضوء نفسه. يمكن للترددات البصرية الأعلى تقديم حسابات أسرع، لكنها تضخم أيضاً فقدان الإشارة، وتفاقم الضوضاء الحرارية، وترفع المعايير المطلوبة لتحمل المكونات.

حتى الآن، لم ينجح أي فريق في الجمع بين مقاييس المصفوفات الكبيرة والبصريات فائقة السرعة في نظام واحد دون مواجهة سقف مقايضات شديد التآكل يؤدي إلى تآكل الأداء في العالم الحقيقي.

Meteor-1 يتعامل مع المهام المعقدة وهو الجواب على العقوبات الأمريكية

ترسم Meteor-1 مساراً مختلفاً؛ مضاعفة عدد المهام المتزامنة بدلاً من تكبير المكونات الفردية. يوضح ورقة 17 يونيو في eLight من قبل شيه بينغ وهان شيلين وهو غوانغوي كيف تدمج الشريحة أكثر من 100 قناة تردد مميزة ضمن منصة فوتونية واحدة.

يتيح هذا التوازي عالي الرتبة زيادة بمئة ضعف أو أكثر في «القدرة الحسابية البصرية» دون توسيع البصمة الخاصة بالشريحة، مما يوفر مساراً عملياً لمعالجات الجيل القادم المدعومة بالضوء.

مع الحظر الفعلي لصادرات الولايات المتحدة على وحدات معالجة الرسومات RTX 4090 (1321 TOPS) وRTX 5090 (3352 TOPS) من إنفيديا في الصين، تصل جهود Meteor-1 إلى نقطة حرجة.

أشباه الموصلات الإلكترونية التقليدية تصطدم بحدود أساسية، وتبديد الحرارة، والنفق الكمي، واستهلاك الطاقة غير المستدام. تتجاوز الرقائق البصرية العديد من هذه الحواجز، وتوفر سرعة فائقة، وعرض نطاق واسع، واستهلاك طاقة منخفض، وزمن انتقال منخفض للغاية.

هندسة Meteor-1 مصممة محلياً بالكامل. يستخدم مصدر الضوء على الشريحة مشط تردد بصري تجويفي صغير يغطي أكثر من 80 نانومتر من الطيف، ويمتد لأكثر من 200 طول موجي. تحل هذه الابتكار محل مئات الليزر المنفصلة، مما يقلل من تعقيد النظام، ومتطلبات الطاقة، والتكاليف.

توفر رقاقة الحوسبة الأساسية نفسها عرض نطاق إرسال فوق 40 نانومتر، مما يسهل عمليات متوازية ضخمة ومنخفضة زمن الانتقال. مقترحة بلوحة قيادة مخصصة تحتوي على أكثر من 256 قناة لتعديل الإشارة بدقة، نفذ النظام أكثر من 100 مهمة متزامنة في اختبارات المعايير، كل ذلك عند تردد 50 جيجاهرتز، مما yielded 2560 TOPS.

يقول هان شيلين لـ DeepTech إن مقاييس التكلفة والأداء لـ Meteor-1 يمكن أن تضاهي قريباً وحدات معالجة الرسومات الإلكترونية. يعزو الباحث الرئيسي شيه بينغ، الحاصل على درجة الدكتوراه من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والذي واصل البحث في أكسفورد وجامعة NTU، التقدم السريع إلى الهيكل التنظيمي المعياري لفريق SIOM تحت أكاديمية العلوم الصينية.

«كان لكل نظام فرعي حاسم خبير مخصص له، مما سمح لنا بدمج الابتكار الكامل للسلسلة من البحث الأساسي من خلال تجميع النظام في فترة زمنية قصيرة بشكل ملحوظ.»

~ هان شيلين.

بالنظر إلى المستقبل، تعتقد المجموعة أن تصميمهم القائم على التوازي أولاً يمكن أن يتفوق على الرقائق الإلكترونية من حيث الكفاءة، واستهلاك الطاقة، وزمن الانتقال، مما يلبي الشهية الجياشة للذكاء الاصطناعي للحوسبة بينما يولد تطبيقات جديدة في تحليل البيانات في الوقت الفعلي، والأنظمة المستقلة، والنمذجة العلمية.