Китайские ученые сообщили о создании, как они утверждают, первого в мире интегрального чипа для оптических вычислений со сверхвысокой параллельностью, обеспечивающий теоретическую производительность 2560 тераопераций в секунду при оптической тактовой частоте 50 ГГц.
Как сообщают китайские СМИ, устройство было создано в Шанхайском институте оптики и точной механики (SIOM) при Академии наук Китая и описано в журнале eLight. В сообщениях указывается, что 100-волновая архитектура повышает скорость без увеличения частоты. Обычные оптические процессоры, как правило, передают информацию с использованием одного цвета или длины волны света. Вместо этого в конструкции SIOM лазер разделен на более чем сотню четко окрашенных каналов, которые одновременно проходят через один и тот же чип размером с ноготь.
Руководитель указанного проекта Се Пэн сравнивает это с заменой однополосной дороги скоростной магистралью со ста полосами движения, что означает увеличение пропускной способности передачи данных, несмотря на то, что физическая площадь и тактовая частота остаются прежними. Отмечается, что это стало возможным благодаря солитонным микроисточникам - крошечным кольцевым резонаторам, которые разделяют непрерывный лазерный луч на ряд равномерно расположенных спектральных “зубцов”. Каждый зубец несет независимый поток разрядов. Поскольку свет не подвергается резистивному нагреву, от которого страдают электронные схемы, параллельные линии могут работать с минимальными потерями энергии и минимальным риском возникновения тепловых проблем.
Компания SIOM сообщает об оптической полосе пропускания более 40 нм, низких вносимых потерях и полностью реконфигурируемой маршрутизации, что позволяет чипу решать самые разные задачи - от распознавания изображений до обработки сигналов в режиме реального времени. Исследователи Шанхайского института оптики и точной механики отмечают, что высокая степень параллелизма на кристалле может сделать модели искусственного интеллекта энергоэффективной альтернативой современным графическим процессорам. Нейронные сети, которые используют множество идентичных математических операций, естественным образом отображаются на многополосной структуре чипа.
Низкая задержка также делает технологию привлекательной для периферийных устройств - от высокочастотных торговых серверов до роев беспилотных летательных аппаратов, где счет идет на миллисекунды, а энергопотребление ограничено. Как указывается китайскими экспертами, помимо искусственного интеллекта, архитектура может ускорить физическое моделирование, медицинскую визуализацию и другие сложные рабочие нагрузки, связанные с обработкой данных, с которыми сталкивается электронное оборудование.
В то время как успехи SIOM сосредоточены на экспериментальной архитектуре, другая китайская команда, по сообщениям СМИ Китая, на прошлой неделе достигла другого важного производственного рубежа: Центр интегральной фотоники Xplore Шанхайского университета Цзяо Тонг (CHIPX) объявил о запуске первой в Китае экспериментальной линии по производству тонкопленочных фотонных чипов на основе литий-ниобата (TFLN). В частности, сообщается, что шестидюймовые пластины уже демонстрируют полосу модуляции выше 110 ГГц, низкие оптические потери и еженедельные циклы итераций, которые обычно требуются гораздо дольше в лабораториях-прототипах.
Директор CHIPX Цзинь Сяньминь сказал, что на создание линии ушло пятнадцать лет разработки материалов и технологических процессов. В Китае отмечается, что, хотя в Европе и Соединенных Штатах ранее были открыты небольшие фотонные производства, использование хрупкого, но высокопроизводительного ниобата лития на китайском предприятии и его мощность в 12 000 пластин в год знаменуют собой значительный шаг на пути к крупномасштабному производству фотонной продукции на материковой части страны.
По оценкам западных обозревателей, оба анонса свидетельствуют о стремительном развитии исследований и производства оптических чипов в Китае в этом месяце.