На фоне глобальных дискуссий о том, испытывает ли Китай дефицит или избыток вычислительной мощности, китайский полупроводниковый центр Чжанцзян в Шанхае демонстрирует более ясную картину: стабильная и универсальная вычислительная мощность остается в острой нехватке, причем заказы на некоторые чипы запланированы на следующий год и далее.
Сун Гуолян, директор по продукту в компании-производителе графических процессоров MetaX (серия MXC), отметил, что дефицит наблюдается в отношении универсальной и надежной вычислительной мощности. При этом избыток существует в не-универсальных архитектурах, которые способны работать только с устаревшими или узкоспециализированными моделями. Чипы серии MXC600 от этой компании поставляются большими партиями, а разработка продуктов следующего поколения находится на продвинутых стадиях.
Параллельно с традиционными электронными вычислениями, Чжанцзян позиционирует себя как национальный центр кремниевой фотоники Китая. Кластер кремниевой фотоники Шанхай Чжанцзян теперь объединяет более двадцати компаний, охватывающих весь производственный цикл. Среди них выделяется Lightelligence — первая в мире компания по производству AI кремниевых фотонных чипов, которая прошла листинг на Гонконгской фондовой бирже.
Shen Yichen, основатель Lightelligence, который имеет степень доктора философии из MIT и ранее публиковался в журнале Nature, прогнозирует, что кремниевые фотонные чипы займут более 30% рынка интеллектуальных вычислительных центров в течение пяти лет, по сравнению с менее чем 3% на сегодняшний день. Компания уже внедрила гибридные оптико-электронные решения в трех кластерах оптических соединений на тысячу карт, обеспечивая работу более 5000 графических процессоров для 44 корпоративных клиентов, включая исследовательские учреждения, интернет-компании, производителей ГПУ и операторов ИИ-инфраструктуры.
Инкубатор Zhangjiang 895 привлек ряд развивающихся фотонных стартапов, таких как Qisuan Guangqi, специализирующийся на исследованиях и разработках оптических чипов, и Guangjiu Technology, фокусирующийся на фотонных технологиях. Кластер также включает JCET (Changdian Technology) для передовой упаковки и Suzhou Yite для тестирования кремниевой фотоники, что обеспечивает полное покрытие цепочки от проектирования до тестирования.
Модель Чжанцзяна представляет собой двойной подход к решению проблемы вычислительной мощности Китая: развитие традиционных электронных вычислений для обеспечения универсальной надежности и одновременное создание экосистемы кремниевой фотоники. Эта экосистема потенциально может обеспечить прорыв в области оптических соединений, позволяя тысячам ГПУ функционировать так же эффективно, как один чип, за счет передачи данных по оптическому, а не электрическому каналу.
Компания Guangbenwei Technology совместно с Dongfang Tianxuan представила первый в мире спутник для фотонных вычислений, который использует свет вместо электронов. Эта разработка призвана решить проблемы, связанные с радиацией, тепловыделением и энергопотреблением, которые присущи традиционным электронным чипам в условиях космоса.
Космические вычисления сталкиваются с тремя основными препятствиями, с которыми борются стандартные электронные чипы. Во-первых, это воздействие радиации: высокоэнергетические частицы в космосе могут вызывать сбои, латч-апы и необратимый выход из строя кремниевых чипов. Фотнные чипы, передающие информацию посредством фотонов, а не электронов, по своей природе невосприимчивы к влиянию заряженных частиц, поскольку фотоны не несут электрического заряда и не требуют специального экранирования.
Во-вторых, проблема рассеивания тепла. В вакууме космоса отсутствует конвективное охлаждение. Электронные чипы выделяют значительное количество тепла при движении электронов и переключении состояний транзисторов. Фотоника же генерирует незначительное тепло, так как фотоны распространяются по волноводам практически без тепловых потерь, что исключает необходимость в тяжелых системах охлаждения, потребляющих ценную массу и энергию полезной нагрузки.
В-третьих, существуют ограничения по энергоснабжению. Спутники зависят от солнечных панелей с ограниченной мощностью генерации и аккумуляторных батарей во время ночного периода на орбите. Фотнные чипы характеризуются почти нулевым статическим энергопотреблением, что напрямую решает проблему жесткого энергетического бюджета, ограничивающего возможности орбитальных вычислений. Сочетание иммунитета к радиации, минимального тепловыделения и низкого энергопотребления делает фотонные вычисления идеальным решением для обработки искусственного интеллекта в космосе.
Системное преимущество этой технологии весьма значительно: при эквивалентном весе полезной нагрузки фотонные вычисления способны обеспечить гораздо большую вычислительную мощность по сравнению с электронными аналогами. Традиционные серверные архитектуры, предназначенные для наземных центров обработки данных, включая ЦПУ, ГПУ, системы охлаждения и радиационную защиту, занимают большой объем полезной нагрузки, оставляя мало места для самой вычислительной части. Хотя подход NVIDIA по интеграции ЦПУ и ГПУ в компактные модули для инициативы Space-1 Vera Rubin является одним из решений, фотонные вычисления устраняют инфраструктурные издержки, связанные с теплом и питанием, полностью.
Важно отметить, что фотонные чипы не нуждаются в передовой литографии экстремального ультрафиолета. Достаточно использовать процессы изготовления на узлах 45 нанометров или даже больше, поскольку масштабирование в фотонике достигается за счет оптического мультиплексирования мод — использования длины волны, поляризации и пространственных измерений, а не за счет миниатюризации транзисторов. Это производственное преимущество имеет большое значение в контексте экспортного контроля полупроводников.
Шаг Guangbenwei Technology в области орбитальных фотонных вычислений привлек внимание, поскольку и генеральный директор NVIDIA Дженсен Хуанг, и генеральный директор SpaceX Илон Маск определили космические вычисления с ИИ как стратегический приоритет. Маск прогнозирует, что космические спутники ИИ на солнечных батареях могут стать наиболее экономичным решением для вычислений в мире к 2032 году, в то время как SpaceX, по сообщениям, изучает возможность приобретения компании Mesh, специализирующейся на оптических модулях, для продвижения своих возможностей в области космических вычислений.
