Стартап при поддержке Билла Гейтса разработал оптические транзисторы в 10 000 раз меньше существующих

Американский стартап Neurophos, базирующийся в Остине (Техас) и поддерживаемый фондом Gates Frontier Fund Билла Гейтса, заявил о серьёзном прорыве в области фотонных вычислений. Компания утверждает, что её оптический процессор превосходит новейший AI-суперкомпьютер Nvidia Vera Rubin NVL72 примерно в 10 раз по производительности FP4/INT4, при сопоставимом энергопотреблении.

По данным The Register, столь высокий результат достигается за счёт крупных матричных блоков и исключительно высокой тактовой частоты. В отличие от традиционных GPU, Neurophos делает ставку не на количество вычислительных блоков, а на плотность и скорость фотонных операций.

По словам генерального директора компании Патрика Боуэна, на одном чипе используется единый фотонный сенсор размером 1 000 × 1 000 элементов. Для сравнения, большинство современных AI-ускорителей оперируют матрицами 256 × 256. Таким образом, рабочая область увеличена примерно в 15 раз.

При этом компании удалось решить ключевую проблему фотоники — размеры компонентов.
«Современные оптические транзисторы из кремниевых фотонных фабрик имеют длину около 2 мм», — поясняет Боуэн. — «С такими габаритами невозможно достичь вычислительной плотности, сравнимой с цифровыми CMOS-чипами».

Однако Neurophos утверждает, что смогла создать оптический транзистор, который примерно в 10 000 раз меньше существующих решений, что радикально меняет ситуацию.

Архитектура и частоты

Первое поколение ускорителя, получившее название Tulkas T100, будет содержать «оптический эквивалент одного тензорного ядра» и занимать около 25 мм². На первый взгляд это выглядит скромно, особенно на фоне чипа Vera Rubin с его 576 тензорными ядрами. Тем не менее, решающим фактором здесь является не количество блоков, а принцип их работы.

Главное преимущество — тактовая частота 56 ГГц. Это значительно выше:

• мирового рекорда 9,1 ГГц, установленного на Intel Core i9-14900KF;

• типичных GPU-частот, например 2,6 ГГц у RTX Pro 6000.

Именно сочетание высокой частоты и крупного матричного блока позволяет Tulkas T100 демонстрировать впечатляющую производительность, несмотря на кажущуюся простоту архитектуры.

Производство и ограничения

Важно отметить, что Neurophos использует существующие технологии полупроводникового производства. Это означает, что в перспективе компания сможет задействовать фабрики Intel или TSMC для массового выпуска.

Однако до коммерциализации ещё далеко. В настоящее время чипы находятся на стадии тестирования, а серийное производство ожидается не ранее 2028 года. Кроме того, остаются нерешённые вопросы, включая:

• необходимость большого числа векторных вычислительных блоков;

• потребность в значительных объёмах статической памяти (SRAM).

Контекст рынка

Фотоника становится одним из ключевых направлений развития вычислительных систем. Nvidia уже применяет фотонные технологии в коммутаторах Spectrum-X для платформы Rubin. В то же время AMD инвестирует $280 млн в создание исследовательского центра, специализирующегося на кремниевой фотонике.

Таким образом, разработка Neurophos — не единичный эксперимент, а часть более широкой тенденции. По мере зрелости технологии можно ожидать всё больше подобных решений, способных радикально изменить подход к ускорению ИИ-вычислений.