La Cina vanta il nuovo chip Meteor-1 come risposta alle restrizioni all'esportazione di USA e Nvidia

Scienziati in Cina hanno lanciato "Meteor-1", presumibilmente il primo chip di calcolo ottico altamente parallelo della nazione, segnando un salto importante nell'uso dell'hardware basato sulla luce per gestire enormi carichi di lavoro paralleli.

L'iniziativa arriva mentre il paese si sta disfacendo dalla tecnologia statunitense in mezzo a restrizioni all'esportazione di tecnologia AI avanzata. I media locali in Cina hanno riportato che questo dovrebbe risultare in un'accelerazione hardware per l'AI e i data center che attualmente faticano con la crescente domanda computazionale.

Il nuovo chip cinese compete con la GPU di punta di Nvidia

Progettato da team dell’Istituto di Ottica e Meccanica Fine di Shanghai (SIOM) e dell’Università di Tecnologia di Nanyang, il dispositivo vanterebbe una prestazione teorica massima di 2.560 TOPS (tera-operazioni al secondo) con un clock ottico a 50 GHz.

Questo lo colloca nella stessa fascia di prezzo delle migliori GPU di Nvidia, offrendo una soluzione domestica per accelerare i compiti di AI e data center in mezzo a crescenti richieste computazionali e alle restrizioni sui chip statunitensi.

Storicamente, gli sforzi nel campo del calcolo ottico si sono concentrati sull’ingrandimento delle dimensioni della matrice interna che esegue i calcoli.

Matrici più grandi teoricamente permettono di elaborare più dati in parallelo, ma nella pratica si scontrano con vincoli ingegneristici, layout di chip complessi, la necessità di una precisione estrema 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 il Caltech hanno mostrato promesse in ambienti di laboratorio, ma quei prototipi hanno faticato a tradursi in soluzioni di grado commerciale.

Un’altra strategia è stata quella di spingere verso l’alto il tasso di oscillazione della luce stessa. Frequenze ottiche più elevate possono garantire un calcolo più veloce, ma amplificano anche le perdite di segnale, aggravano il rumore termico e innalzano gli standard di tolleranza dei componenti.

Fino ad ora, nessun team è riuscito a combinare sia scale di matrice elevate che ottica ultra-rapida in un unico sistema senza incontrare severi limiti di compromesso che erodono le prestazioni nel mondo reale.

Meteor-1 gestisce compiti complessi ed è la risposta alle sanzioni degli Stati Uniti

Meteor-1 traccia un percorso diverso; moltiplicando il numero di compiti simultanei anziché ingrandire i singoli componenti. L’articolo del 17 giugno pubblicato su eLight da Xie Peng, Han Xilin e Hu Guangwei illustra come il chip incorpori oltre 100 canali di frequenza distinti all’interno di una singola piattaforma fotonica.

Questa parallelizzazione di alto ordine consente un aumento centuplo, o superiore, della “computilità ottica” senza espandere l’ingombro del chip, offrendo un percorso pratico per i processori di prossima generazione alimentati dalla luce.

Con i divieti di esportazione degli Stati Uniti che di fatto bandiscono dalla Cina la RTX 4090 di Nvidia (1.321 TOPS) e la RTX 5090 (3.352 TOPS), lo sforzo Meteor-1 arriva in un momento cruciale.

I semiconduttori elettronici convenzionali stanno urtando contro limiti fondamentali, dissipazione del calore, tunneling quantistico e consumi energetici insostenibili. I chip ottici aggirano molte di queste barriere, offrendo velocità ultra-elevata, ampia larghezza di banda, ridotto consumo energetico e latenza minima.

L’architettura di Meteor-1 è interamente progettata in casa. La sua sorgente di luce on-chip utilizza un pettine di frequenza ottica a microcavità che copre oltre 80 nm di spettro, spaziando su oltre 200 lunghezze d’onda. Questa innovazione sostituisce efficacemente centinaia di laser discreti, riducendo drasticamente la complessità del sistema, la domanda di energia e i costi.

Il die di calcolo vero e proprio offre una larghezza di banda di trasmissione superiore a 40 nm, facilitando operazioni massicciamente parallele a bassa latenza. Accoppiato a una scheda driver su misura con oltre 256 canali per una modulazione precisa del segnale, il sistema ha eseguito oltre 100 compiti simultanei nei test di benchmark, tutti con un clock a 50 GHz, producendo 2.560 TOPS.

Han Xilin ha dichiarato a DeepTech che i metrici costo-prestazioni di Meteor-1 potrebbero presto eguagliare le GPU elettroniche. Il ricercatore principale Xie Peng, dottorando del Massachusetts Institute of Technology che ha poi condotto ricerche a Oxford e NTU, attribuisce il rapido progresso alla struttura modulare del team del SIOM sotto l’Accademia Cinese delle Scienze.

“Ogni sottosistema critico aveva il proprio esperto dedicato, permettendoci di integrare un’innovazione a catena completa, dalla ricerca di base all’assemblaggio del sistema, in un lasso di tempo notevolmente breve.”

~ Han Xilin.

Guardando al futuro, il gruppo ritiene che il loro design parallel-first potrebbe superare i chip elettronici in termini di efficienza, consumo energetico e latenza, soddisfacendo l’appetito insaziabile di calcolo dell’IA e generando nuove applicazioni nell’analisi dei dati in tempo reale, nei sistemi autonomi e nella modellazione scientifica.