La Chine présente sa nouvelle puce Meteor-1 comme une réponse aux restrictions à l'exportation imposées par les États-Unis et Nvidia

Des scientifiques chinois ont présenté « Meteor-1 », qui serait la première puce de calcul optique hautement parallèle du pays, marquant une avancée importante dans l'utilisation de matériel basé sur la lumière pour gérer d'énormes charges de travail parallèles.

Cette initiative intervient alors que le pays réduit progressivement sa dépendance aux technologies américaines, dans un contexte de restrictions à l'exportation des technologies d'IA avancées. Les médias locaux chinois ont rapporté que cela devrait permettre d'accélérer le développement matériel pour l'IA et les centres de données, actuellement confrontés à une demande croissante en puissance de calcul.

La nouvelle puce chinoise rivalise avec le GPU haut de gamme de Nvidia

Conçu par des équipes de l'Institut d'optique et de mécanique fine de Shanghai (SIOM) et de l'Université technologique de Nanyang, le dispositif afficherait une performance théorique maximale de 2 560 TOPS (téra-opérations par seconde) à une horloge optique de 50 GHz.

Cela la place dans la même catégorie que les meilleurs GPU de Nvidia, offrant une solution maison pour accélérer les tâches d'IA et de centres de données dans un contexte de demandes de calcul en constante augmentation et de restrictions.

Historiquement, les efforts en matière de calcul optique se sont concentrés sur l'augmentation des dimensions de la matrice interne qui effectue les calculs.

En théorie, les matrices plus grandes permettent de traiter davantage de données en parallèle, mais en pratique, elles se heurtent de plein fouet aux contraintes d'ingénierie, à la complexité de la disposition des puces, à la nécessité d'une précision extrême dans l'alignement des guides d'ondes et aux coûts de fabrication prohibitifs.

Selon le South China Morning Post (SCMP), les efforts de TSMC et de groupes universitaires tels que Caltech se sont révélés prometteurs en laboratoire, mais ces prototypes ont eu du mal à se traduire par des solutions de qualité commerciale.

Une autre stratégie consiste à augmenter la fréquence d'oscillation de la lumière elle-même. Des fréquences optiques plus élevées permettent des calculs plus rapides, mais elles amplifient également les pertes de signal, exacerbent le bruit thermique et augmentent les exigences en matière de tolérance des composants.

Jusqu'à présent, aucune équipe n'était parvenue à combiner à la fois des matrices à grande échelle et une optique ultra-rapide dans un seul système sans se heurter à des compromis excessifs qui nuisent aux performances réelles.

Meteor-1 gère des tâches complexes et constitue la réponse aux sanctions américaines

Meteor-1 adopte une approche différente : multiplier le nombre de tâches simultanées plutôt que d’agrandir les composants individuels. L’article publié le 17 juin dans eLight par Xie Peng, Han Xilin et Hu Guangwei décrit comment la puce intègre plus de 100 canaux de fréquence distincts au sein d’une seule plateforme photonique.

Ce parallélisme d'ordre élevé permet d'augmenter d'un facteur cent, voire plus, « l'utilité du calcul optique » sans élargir l'encombrement de la puce, offrant ainsi une voie pratique pour les processeurs à énergie lumineuse de nouvelle génération.

Avec les restrictions américaines à l'exportation interdisant de fait les RTX 4090 (1 321 TOPS) et RTX 5090 (3 352 TOPS) de Nvidia en provenance de Chine, l'effort Meteor-1 arrive à un moment critique.

Les semi-conducteurstronconventionnels atteignent leurs limites fondamentales : dissipation thermique, effet tunnel quantique et consommation d’énergie excessive. Les puces optiques contournent bon nombre de ces obstacles, offrant une vitesse ultra-rapide, une large bande passante, une consommation d’énergie réduite et une latence minimale.

L'architecture de Meteor-1 est entièrement conçue en interne. Sa source lumineuse intégrée utilise un peigne de fréquences optiques à microcavité couvrant plus de 80 nm de spectre, soit plus de 200 longueurs d'onde. Cette innovation remplace efficacement des centaines de lasers discrets, réduisant considérablement la complexité du système, sa consommation d'énergie et son coût.

La puce de calcul centrale offre une bande passante de transmission supérieure à 40 nm, permettant des opérations massivement parallèles à faible latence. Associée à une carte de pilotage sur mesure dotée de plus de 256 canaux pour une modulation précise du signal, le système a exécuté plus de 100 tâches simultanées lors de tests de performance, le tout à une fréquence d'horloge de 50 GHz, atteignant une puissance de calcul de 2 560 TOPS.

Han Xilin a déclaré à DeepTech que les performances et le rapport coût-efficacité de Meteor-1 pourraient bientôt rivaliser avec ceux des GPUtron. Le chercheur principal, Xie Peng, docteur du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ayant poursuivi ses recherches à Oxford et à l'Université technologique de Nanyang (NTU), attribue ces progrès rapides à la structure modulaire des équipes de SIOM, rattachée à l'Académie chinoise des sciences.

« Chaque sous-système critique disposait de son propre expert dédié, ce qui nous a permis d'intégrer l'innovation sur toute la chaîne, de la recherche fondamentale à l'assemblage du système, dans un délai remarquablement court. »

~ Han Xilin.

Pour l'avenir, le groupe estime que sa conception privilégiant le traitement parallèle pourrait surpasser les pucestronen termes d'efficacité, de consommation d'énergie et de latence, répondant ainsi aux besoins insatiables de calcul de l'IA tout en donnant naissance à de nouvelles applications dans l'analyse de données en temps réel, les systèmes autonomes et la modélisation scientifique.