Startuolis teigia, kad šviesa pagrįstas lustas 10 kartų galingesnis nei esami lustai

Šviesa, o ne silicis, gali nulemti kitą kompiuterinės galios šuolį. Tai yra Austine įsikūrusios startuolio tipo įmonės „Neurophos“ statymas, kuris meta iššūkį idėjai, kad Moore’o dėsnis vis dar lemia našumo pažangos tempą. Įmonė kuria fotonikos pagrindu veikiantį procesorių, skirtą atlikti tai, ko dešimtmečius trukęs tranzistorių mažinimas nebegali pasiekti: didžiulį skaičiavimo našumą be proporcingo energijos suvartojimo padidėjimo.

Ši koncepcija grindžiama optiniu apdorojimo įrenginiu – lustu, kuris skaičiavimus atlieka naudodamas šviesą, o ne elektronus. „Neurophos“ teigia, kad jos technologija gali pasiekti 470 petaFLOPS FP4/INT4 skaičiavimo našumą, kuris yra maždaug dešimt kartų didesnis už naujausių NVIDIA „Rubin“ GPU našumą, o energijos suvartoja panašiai. Tai ambicingas teiginys pramonei, kuri susiduria su fizikinėmis silicio ribomis.

„Neurophos“ įkūrėjas ir generalinis direktorius Patrick Bowen apibūdina įmonės proveržį kaip pokytį pačiame skaičiavimo būde. Vietoj to, kad manipuliuotų krūviu milijarduose tranzistorių vartų, įmonės prototipai atlieka matricos daugybą optiniu būdu, šviesos spinduliais, praeinančiais per tiksliai suderintus metamedžiagų sluoksnius. Kiekvienas mikroskopinis moduliatorius veikia kaip „optinis tranzistorius“, nukreipdamas fotonus, kad jie analogine forma atspindėtų skaitmeninius svorius.

„Standartinėje silicio fotonikoje pagaminti lygiaverčiai įrenginiai yra milžiniški – apie du milimetrus ilgio“, – sakė Bowen leidiniui „The Register“. „Jų neįmanoma sutalpinti pakankamai, kad galėtų konkuruoti su skaitmeniniais CMOS.“ „Neurophos“ teigia, kad jos mikronų dydžio moduliatoriai yra maždaug 10 000 kartų mažesni, pakankamai maži, kad būtų galima juos gaminti naudojant standartinius CMOS procesus, taip pašalinant vieną didžiausių kliūčių komerciniam mastui.

Vietoj to, kad projektuotų GPU aplink mažų skaičiavimo plytelių masyvą, kurių kiekviena atlieka ribotą matricos matematiką, „Neurophos“ požiūris pagrįstas vienu milžinišku fotoniniu tenzoriaus branduoliu: 1000 x 1000 apdorojimo elementų matrica, kuri sudaro OPU skaičiavimo šerdį. Tai maždaug penkiolika kartų didesnė nei 256 x 256 branduoliai, naudojami daugumoje AI greitintuvų.

Nors tik vienas toks tenzoriaus branduolys telpa į bendrovės pirmosios kartos lustą, užimantį apie 25 kvadratinius milimetrus, jis veikia neįtikėtinai greitai. „Neurophos“ teigia, kad ši optinė matrica veikia apie 56 gigahercų dažniu, kuris yra daug didesnis už tipiškų GPU dažnius.

Svarbiausia, kad pats optinis branduolys sunaudoja mažai energijos; didžioji dalis lusto energijos sunaudojama optiniams-elektriniams konversijoms, reikalingoms duomenų perdavimui tarp fotonų ir elektronų.

Norėdami išlaikyti 56 GHz branduolį, „Neurophos“ inžinieriai turėjo sukurti tankią vektorių vienetų ir SRAM palaikančią architektūrą. Šie elementai perduoda duomenis pakankamai greitai, kad optinis branduolys būtų užimtas – tai didelis iššūkis, atsižvelgiant į optinio greičio ir elektroninės atminties latentinio laiko skirtumą. Startuolio inžinierių komanda šią palaikančią logiką vadina „boondoggle“, kuri padaro branduolį gyvybingą.

Pirmasis lustas, Tulkas T100, turi dvigubo tinklelio dizainą ir 768 GB didelės spartos atminties. Veikiant apkrovai, numatoma, kad jis pasieks 470 petaOPS esant 1–2 kilovatų galios. Nors tai dar tik teorija, skaičiai rodo skaičiavimo tankį, kuris galėtų iš naujo apibrėžti išvados pagreitinimą, jei lustas veiks taip, kaip numatyta modelyje.

Masinė gamyba prasidės tik po kelerių metų. Neurophos nesitiki, kad jos OPU bus pradėta tiekti anksčiau nei 2028 m., o kiekiai bus riboti – tūkstančiai lustų, o ne dešimtys tūkstančių. Tuo tarpu bendrovė kuria koncepcijos patvirtinimo lustą, kad patikrintų savo teiginius apie galią ir skaičiavimo tankį.