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

Ученые в Китае представили «Meteor-1», который, по сообщениям, является первым в стране высокопараллельным оптическим вычислительным чипом, что знаменует важный шаг в использовании аппаратного обеспечения на основе света для обработки огромных параллельных рабочих нагрузок.

Инициатива появляется на фоне того, как страна отказывается от технологий, произведенных в США, в условиях экспортных ограничений на передовые технологии ИИ. Местные китайские СМИ сообщают, что это должно привести к ускорению аппаратного обеспечения для ИИ и дата-центров, которые в настоящее время борются с растущим вычислительным спросом.

Новый чип Китая конкурирует с топовыми GPU Nvidia

Разработанный командами Шанхайского института оптики и точной механики (SIOM) и Университета Наньянг, устройство, по сообщениям, обладает теоретической пиковой производительностью 2560 TOPS (тераопераций в секунду) при оптическом тактовом частоте 50 ГГц.

Это ставит его в один ряд с топовыми GPU Nvidia, предлагая внутреннее решение для ускорения задач ИИ и дата-центров на фоне растущего вычислительного спроса и ограничений на чипы США.

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

Более крупные матрицы теоретически позволяют обрабатывать больше данных параллельно, но на практике они упираются в инженерные ограничения, сложные компоновки чипов, необходимость экстремальной точности в выравнивании волноводов и запретительные затраты на производство.

Согласно 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 столкнулись с трудностями при переводе в коммерческие решения.

Другая стратегия заключалась в увеличении частоты колебаний самого 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 сих пор ни одной команде не удалось объединить как большие масштабы матриц, так и сверхбыструю оптику в одной системе, не столкнувшись с серьезными компромиссными ограничениями, которые снижают производительность в реальных условиях.

Meteor-1 обрабатывает сложные задачи и является ответом на санкции США

Meteor-1 выбирает другой курс; умножая количество одновременных задач, а не увеличивая отдельные компоненты. Статья от 17 июня в журнале eLight авторов Ся Пэна, Хань Силиня и Ху Гуанвэя описывает, как чип включает более 100 различных частотных каналов в одной фотонной платформе.

Это высокопорядковое параллелизм обеспечивает стократное или большее увеличение «оптической вычислительной мощности» без увеличения площади чипа, обеспечивая практический путь для процессоров следующего поколения на основе света.

С учетом того, что экспортные ограничения США фактически запрещают продажу в Китае Nvidia RTX 4090 (1321 TOPS) и RTX 5090 (3352 TOPS), усилия по созданию Meteor-1 приходятся на критический момент.

Обычные электронные полупроводники упираются в фундаментальные пределы: отвод тепла, квантовое туннелирование и неустойчивое энергопотребление. Оптические чипы обходят многие из этих барьеров, предлагая сверхвысокую скорость, широкую пропускную способность, снижение энергопотребления и минимальную задержку.

Архитектура Meteor-1 полностью разработана внутри страны. Встроенный источник света использует микрорезонансный оптический частотный гребень, охватывающий более 80 нм спектра, охватывающий более 200 длин волн. Эта инновация эффективно заменяет сотни дискретных лазеров, сокращая сложность системы, требования к питанию и затраты.

Сам вычислительный кристалл обеспечивает полосу пропускания передачи выше 40 нм, способствуя операциям с низкой задержкой и массовым параллелизмом. В сочетании с собственной драйверной платой, имеющей более 256 каналов для точной модуляции сигнала, система выполнила более 100 одновременных задач в тестовых испытаниях, все при тактовой частоте 50 ГГц, что дало 2560 TOPS.

Хань Силин сообщает DeepTech, что показатели эффективности стоимости Meteor-1 в ближайшее время могут сравниться с электронными GPU. Ведущий исследователь Сье Пэн, получивший степень PhD в Массачусетском технологическом институте, а затем проводивший исследования в Оксфорде и NTU, объясняет быстрый прогресс модульной структурой команды SIOM при Китайской академии наук.

«У каждого критически важного подсистемы был свой выделенный эксперт, что позволило нам интегрировать инновации по всей цепочке — от фундаментальных исследований до сборки системы — за невероятно короткий срок.»

~ Хань Силин.

В будущем группа считает, что их дизайн с приоритетом параллелизма может превзойти электронные чипы по эффективности, энергопотреблению и задержкам, удовлетворяя ненасытную потребность ИИ в вычислениях и порождая новые приложения в области анализа данных в реальном времени, автономных систем и научного моделирования.