La Cina promuove il nuovo chip Meteor-1 come risposta alle restrizioni all'esportazione di Stati Uniti e Nvidia

Gli scienziati in Cina hanno lanciato "Meteor-1", presumibilmente il primo chip di elaborazione ottica altamente parallelo del Paese, segnando un importante passo avanti nell'uso di hardware basato sulla luce per gestire enormi carichi di lavoro paralleli.

L'iniziativa arriva mentre il Paese si sta allontanando dalla tecnologia statunitense, a causa delle restrizioni all'esportazione di tecnologie di intelligenza artificiale avanzate. I media locali in Cina hanno riferito che si prevede che ciò si tradurrà in un'accelerazione hardware per l'intelligenza artificiale e nei data center che attualmente si trovano ad affrontare la crescente domanda di elaborazione.

Il nuovo chip cinese compete con la GPU leader di Nvidia

Progettato dai team dello Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) e della Nanyang Technological University, il dispositivo vanta una prestazione massima teorica di 2.560 TOPS (tera-operazioni al secondo) con un clock ottico da 50 GHz.

Ciò la colloca nella stessa fascia delle GPU di punta di Nvidia, offrendo una soluzione proprietaria per accelerare le attività di intelligenza artificiale e dei data center in un contesto di crescenti esigenze computazionali e restrizioni.

Storicamente, gli sforzi nel campo dell'informatica ottica si sono concentrati sull'ingrandimento delle dimensioni della matrice interna che esegue i calcoli.

Matrici più grandi consentono teoricamente di elaborare più dati in parallelo, ma in pratica si scontrano con vincoli ingegneristici, layout complessi dei chip, la necessità di estrema precisione nell'allineamento delle guide d'onda e costi di fabbricazione proibitivi.

Secondo il South China Morning Post (SCMP), gli sforzi di TSMC e di gruppi accademici come Caltech si sono rivelati promettenti in ambito di laboratorio, ma tali prototipi hanno faticato a tradursi in soluzioni di livello commerciale.

Un'altra strategia è stata quella di aumentare la velocità di oscillazione della luce stessa. Frequenze ottiche più elevate possono garantire un calcolo più rapido, ma amplificano anche le perdite di segnale, esacerbano il rumore termico e alzano il livello di tolleranza dei componenti.

Finora, nessun team è riuscito ad abbinare grandi scale di matrice e ottiche ultraveloci in un unico sistema senza scontrarsi con gravi limiti di compromesso che incidono negativamente sulle prestazioni reali.

Meteor-1 gestisce compiti complessi ed è la risposta alle sanzioni statunitensi

Meteor-1 traccia una rotta diversa: moltiplica il numero di attività simultanee anziché ingrandirne i singoli componenti. L'articolo del 17 giugno su eLight, a cura di Xie Peng, Han Xilin e Hu Guangwei, illustra come il chip incorpori oltre 100 canali di frequenza distinti all'interno di un'unica piattaforma fotonica.

Questo parallelismo di ordine elevato consente un aumento di cento volte, o più, dell'"utilità di calcolo ottica" senza espandere l'ingombro del chip, offrendo un percorso pratico per i processori di nuova generazione alimentati dalla luce.

Con le restrizioni all'esportazione degli Stati Uniti che di fatto vietano l'ingresso in Cina delle schede video RTX 4090 (1.321 TOPS) e RTX 5090 (3.352 TOPS) di Nvidia, il progetto Meteor-1 giunge a un punto critico.

I semiconduttoritronconvenzionali si scontrano con limiti fondamentali, dissipazione del calore, effetto tunnel quantistico e consumi energetici insostenibili. I chip ottici aggirano molte di queste barriere, offrendo velocità elevatissima, ampia larghezza di banda, consumi energetici ridotti e latenza minima.

L'architettura di Meteor-1 è interamente progettata internamente. La sua sorgente luminosa integrata utilizza un pettine di frequenza ottica a microcavità che copre oltre 80 nm di spettro, estendendosi fino a 200 lunghezze d'onda. Questa innovazione sostituisce efficacemente centinaia di laser discreti, riducendo la complessità del sistema, il consumo energetico e i costi.

Il core computing di per sé offre una larghezza di banda di trasmissione superiore a 40 nm, facilitando operazioni parallele a bassa latenza e con un elevato numero di core. Abbinato a una scheda driver personalizzata con oltre 256 canali per una modulazione precisa del segnale, il sistema ha eseguito più di 100 attività simultanee nei test di benchmark, tutte a una frequenza di clock di 50 GHz, ottenendo 2.560 TOPS.

Han Xilin afferma a DeepTech che i parametri di rapporto costo-prestazioni di Meteor-1 potrebbero presto competere con quelli delle GPUtron. Il ricercatore principale Xie Peng, dottorando presso il Massachusetts Institute of Technology e poi ricercatore a Oxford e alla NTU, attribuisce i rapidi progressi alla struttura modulare del team SIOM presso l'Accademia Cinese delle Scienze.

"Ogni sottosistema critico aveva il suo esperto dedicato, consentendoci di integrare l'innovazione dell'intera catena, dalla ricerca fondamentale all'assemblaggio del sistema, in un arco di tempo notevolmente breve."

~Han Xilin.

Guardando al futuro, il gruppo ritiene che il loro progetto parallelo potrebbe superare i chiptronin termini di efficienza, consumo energetico e latenza, soddisfacendo l'insaziabile appetito di elaborazione dell'intelligenza artificiale e generando al contempo nuove applicazioni nell'analisi dei dati in tempo reale, nei sistemi autonomi e nella modellazione scientifica.