China apresenta novo chip Meteor-1 como resposta às restrições de exportação dos EUA e da Nvidia

Cientistas na China lançaram o “Meteor-1”, supostamente o primeiro chip de computação óptica altamente paralelo da nação, marcando um salto importante no uso de hardware baseado em luz para lidar com enormes cargas de trabalho paralelas.

A iniciativa ocorre enquanto o país se desvenda da tecnologia feita nos EUA em meio a restrições de exportação de tecnologia de IA avançada. A mídia local na China relatou que isso deve resultar em aceleração de hardware para IA e data centers que atualmente lutam com a crescente demanda computacional.

O novo chip da China compete com a melhor GPU da Nvidia

Projetado por equipes do Instituto de Óptica e Mecânica de Precisão de Xangai (SIOM) e da Universidade Tecnológica de Nanyang, o dispositivo supostamente possui um desempenho teórico pico de 2.560 TOPS (tera-operações por segundo) a um relógio óptico de 50 GHz.

Isso o coloca na mesma categoria das melhores GPUs da Nvidia, oferecendo uma solução nacional para acelerar tarefas de IA e data centers em meio a demandas computacionais em expansão e restrições de chips dos EUA.

Historicamente, os esforços de computação óptica se concentraram em aumentar as dimensões da matriz interna que realiza os cálculos.

Matrizes maiores teoricamente permitem que mais dados sejam processados em paralelo, mas na prática, elas esbarram em restrições de engenharia, layouts complexos de chips, a necessidade de precisão extrema no alinhamento de guias de onda e custos de fabricação proibitivos.

De acordo com o South China Morning Post (SCMP), os esforços da TSMC e de grupos acadêmicos como o Caltech mostraram promessa em ambientes de laboratório, mas esses protótipos tiveram dificuldade em se traduzir em soluções de grau comercial.

Outra estratégia tem sido aumentar a taxa de oscilação da própria luz. Frequências ópticas mais altas podem fornecer computação mais rápida, mas também amplificam as perdas de sinal, exacerbam o ruído térmico e elevam a barra nas tolerâncias dos componentes.

Até agora, nenhuma equipe conseguiu combinar escalas de matriz grandes e óptica ultra-rápida em um único sistema sem enfrentar tetos severos de compensação que corroem o desempenho do mundo real.

Meteor-1 lida com tarefas complexas e é a resposta às sanções dos EUA

Meteor-1 traça um curso diferente; multiplicando o número de tarefas simultâneas em vez de ampliar componentes individuais. O artigo de 17 de junho na eLight por Xie Peng, Han Xilin e Hu Guangwei descreve como o chip incorpora mais de 100 canais de frequência distintos dentro de uma única plataforma fotônica.

Essa paralelismo de alta ordem permite um aumento de cem vezes, ou mais, na “computabilidade óptica” sem expandir a pegada do chip, fornecendo um caminho prático para processadores de próxima geração alimentados por luz.

Com as restrições de exportação dos EUA efetivamente banindo a RTX 4090 da Nvidia (1.321 TOPS) e a RTX 5090 (3.352 TOPS) da China, o esforço Meteor-1 chega em um ponto crítico.

Semicondutores eletrônicos convencionais estão batendo em limites fundamentais, dissipação de calor, tunelamento quântico e consumos de energia insustentáveis. Chips ópticos contornam muitas dessas barreiras, oferecendo velocidade ultra-alta, largura de banda ampla, consumo reduzido de energia e latência mínima.

A arquitetura do Meteor-1 é inteiramente projetada em casa. Sua fonte de luz no chip usa um pente de frequência óptica de micro-cavidade que cobre mais de 80nm de espectro, abrangendo mais de 200 comprimentos de onda. Essa inovação efetivamente substitui centenas de lasers discretos, reduzindo a complexidade do sistema, demandas de energia e custos.

O próprio die de computação central oferece uma largura de banda de transmissão acima de 40nm, facilitando operações massivamente paralelas de baixa latência. Acoplado a uma placa de driver personalizada com mais de 256 canais para modulação precisa de sinal, o sistema executou mais de 100 tarefas simultâneas em testes de benchmark, tudo a um relógio de 50 GHz, rendendo 2.560 TOPS.

Han Xilin diz à DeepTech que as métricas de custo-desempenho do Meteor-1 podem logo rivalizar com as GPUs eletrônicas. O pesquisador principal Xie Peng, um PhD do Massachusetts Institute of Technology que depois pesquisou em Oxford e NTU, atribui o rápido progresso à estrutura modular da equipe do SIOM sob a Academia Chinesa de Ciências.

“Cada subsistema crítico tinha seu próprio especialista dedicado, permitindo-nos integrar inovação de cadeia completa desde a pesquisa fundamental até a montagem do sistema em um período notavelmente curto.”

~ Han Xilin.

Olhando para o futuro, o grupo acredita que seu design paralelo-primeiro pode superar os chips eletrônicos em eficiência, consumo de energia e latência, atendendo ao apetite insaciável de computação da IA enquanto gera novas aplicações em análise de dados em tempo real, sistemas autônomos e modelagem científica.