Китай рекламирует новый чип Meteor-1 как ответ на экспортные ограничения США и Nvidia

Китайские ученые представили «Метеор-1», как сообщается, первый в стране высокопараллельный оптический вычислительный чип, что знаменует собой важный шаг вперед в использовании светового оборудования для обработки огромных параллельных рабочих нагрузок.

Эта инициатива появилась на фоне отказа страны от технологий американского производства в условиях экспортных ограничений на передовые технологии искусственного интеллекта. Местные китайские СМИ сообщили, что это, как ожидается, приведет к ускорению разработки аппаратного обеспечения для ИИ и к росту вычислительной нагрузки на центры обработки данных.

Новый китайский чип конкурирует с топовой видеокартой Nvidia

Устройство, разработанное командами Шанхайского института оптики и точной механики (SIOM) и Наньянского технологического университета, по сообщениям, обладает теоретической пиковой производительностью в 2560 TOPS (тераопераций в секунду) при оптической тактовой частоте 50 ГГц.

Это ставит его в один ряд с лучшими графическими процессорами Nvidia, предлагая собственное решение для ускорения задач искусственного интеллекта и центров обработки данных в условиях растущих вычислительных потребностей и ограничений.

Исторически сложилось так, что усилия в области оптических вычислений были сосредоточены на увеличении размеров внутренней матрицы, выполняющей вычисления.

Теоретически, матрицы большего размера позволяют обрабатывать больше данных параллельно, но на практике они сталкиваются с инженерными ограничениями, сложной компоновкой микросхем, необходимостью предельной точности выравнивания волноводов и непомерно высокими затратами на изготовление.

Как сообщает газета South China Morning Post (SCMP), усилия TSMC и академических групп, таких как Калифорнийский технологический институт (Caltech), показали многообещающие результаты в лабораторных условиях, но эти прототипы с трудом поддаются преобразованию в коммерческие решения.

Другая стратегия заключается в увеличении частоты колебаний самого источника света. Более высокие оптические частоты могут обеспечить более быстрые вычисления, но они также усиливают потери сигнала, усугубляют тепловой шум и повышают требования к допускам компонентов.

До настоящего времени ни одной команде не удавалось объединить в одной системе большие матричные размеры и сверхбыструю оптику без серьезных компромиссов, снижающих производительность в реальных условиях.

Спутник Meteor-1 справляется со сложными задачами и является ответом на санкции США

Meteor-1 идет другим путем, умножая количество одновременно выполняемых задач, а не увеличивая отдельные компоненты. В статье, опубликованной 17 июня в журнале eLight Се Пэном, Хань Силинем и Ху Гуанвэем, описывается, как чип объединяет более 100 различных частотных каналов в рамках одной фотонной платформы.

Такой высокий уровень параллелизма позволяет увеличить «оптическую полезность» в сто раз и более без расширения габаритов чипа, открывая практический путь для процессоров следующего поколения, работающих на энергии света.

В условиях, когда ограничения на экспорт со стороны США фактически запрещают поставки видеокарт Nvidia RTX 4090 (1321 TOPS) и RTX 5090 (3352 TOPS) в Китай, запуск миссии Meteor-1 приходится на критически важный момент.

Традиционныеtronполупроводники сталкиваются с фундаментальными ограничениями, такими как тепловыделение, квантовое туннелирование и непомерное энергопотребление. Оптические чипы позволяют обойти многие из этих барьеров, предлагая сверхвысокую скорость, широкую полосу пропускания, сниженное энергопотребление и минимальную задержку.

Архитектура Meteor-1 полностью разработана собственной компанией. В качестве источника света на кристалле используется микрорезонаторный оптический частотный гребень, охватывающий спектр более 80 нм, что составляет более 200 длин волн. Это нововведение эффективно заменяет сотни дискретных лазеров, значительно снижая сложность системы, энергопотребление и стоимость.

Сам вычислительный чип обеспечивает пропускную способность передачи данных более 40 нм, что позволяет выполнять операции с низкой задержкой и массовым параллелизмом. В сочетании со специализированной платой драйверов, имеющей более 256 каналов для точной модуляции сигнала, система выполнила более 100 одновременных задач в тестах производительности, все на тактовой частоте 50 ГГц, что дало результат в 2560 TOPS.

Хан Силинь рассказал DeepTech, что показатели соотношения цены и производительности Meteor-1 вскоре могут составить конкуренцию электроннымtronпроцессорам. Ведущий исследователь Се Пэн, доктор философии Массачусетского технологического института, который впоследствии работал в Оксфорде и Национальном технологическом университете, объясняет быстрый прогресс модульной структурой команды SIOM под эгидой Китайской академии наук.

«Для каждой важнейшей подсистемы был выделен свой эксперт, что позволило нам интегрировать инновации по всей цепочке, от фундаментальных исследований до сборки системы, в удивительно короткие сроки»

~ Хань Силинь.

В перспективе группа считает, что их параллельная архитектура может превзойтиtronчипы по эффективности, энергопотреблению и задержке, удовлетворив ненасытную потребность ИИ в вычислительных ресурсах и породив новые приложения в анализе данных в реальном времени, автономных системах и научном моделировании.