Технологии кремниевой фотоники для сверхбыстрой связи между чипами стали привлекать всё больше инвестиций

Компьютеры, использующие для передачи данных свет вместо электрического тока, которые ещё несколько лет назад рассматривались лишь в качестве очередного исследовательского проекта, сегодня получают всё больше внимания. Cтартапы, решающие инженерные проблемы, связанные с использованием фотонов (элементарных частиц света) для передачи информации между полупроводниковыми микросхемами получают сотни миллионов долларов инвестиций, пишет Reuters.

Источник изображений: Ayar Labs / Reuters

Один из примеров таких стартапов является компания Ayar Labs, работающая в сфере так называемой кремниевой фотоники. Недавно она сообщила о привлечении финансирования в размере $130 млн на свои разработки. Одним из её инвесторов является компания NVIDIA.

Вычислительная мощность кремниевых чипов на основе транзисторов за последние десятилетия увеличилась в геометрической прогрессии. Но поскольку размеры самих транзисторов достигли ширины в несколько атомов, их дальнейшее уменьшение представляет собой очень сложную технологическую задачу. Другая проблема транзисторов заключается в том, что они могут пропускать сигналы, снижая эффективность их передачи. Индустрия полупроводников неминуемо приближается к ситуации, когда закон Мура об удвоении плотности транзисторов каждые два года перестанет работать. Это подталкивает отрасль к поиску новых решений для удовлетворения постоянно растущих потребностей в более сложных вычислениях. Особенно на фоне стремительно развивающейся сферы искусственного интеллекта.

По данным аналитической компании PitchBook, в прошлом году рынок кремниевой фотоники привлёк инвестиций на общую сумму свыше $750 млн, что вдвое больше, чем в 2020 году. А в 2016 эта сфера оценивалась всего в $18 млн.

«Технологии искусственного интеллекта растут "как на дрожжах" и активно используются в тех же дата-центрах. Перемещение цифровых данных и вопрос энергоэффективности при передаче этих данных здесь являются очень серьёзными проблемами, требующими решения», — рассказал в интервью изданию Reuters глава Ayar Labs Чарльз Вуишпард (Charles Wuischpard).

Корень проблемы заключается в том, что алгоритмы машинного обучения для выполнения вычислительных задач требуют использования сотен и даже тысяч полупроводниковых микросхем. При этом скорость передачи данных между этими чипами или целыми системами при использовании традиционных электрических методов является весьма ограниченной.

Свет уже несколько десятилетий используется для передачи сигналов с информацией с помощью оптоволоконных кабелей. Однако вывод технологии на уровень производства микросхем долгое время оставался очень сложной задачей. Она усложнялась необходимостью сокращения размеров устройств, которые используются в качестве источников света, до уровня транзисторов.

По мнению аналитика рынка новых технологий Брендана Бёрка (Brendan Burke) из компании PitchBook, кремниевая фотоника имеет потенциал приобрести статус обычного оборудования в составе дата-центров уже к 2025 году. А сам рынок кремниевой фотоники к этому моменту может вырасти до $3 млрд, то есть до уровня рынка графических технологий с использованием ИИ, каким он был в 2020 году.

Стартапы используют технологии кремниевой фотоники не только в качестве эффективного средства передачи информации между микросхемами в составе одной или нескольких вычислительных систем. Разработки квантовых компьютеров, новых суперкомпьютеров, а также микрочипов для систем автономного вождения также привлекают огромные объёмы инвестиций.

Компания PsiQuantum, занимающаяся разработкой первого прикладного квантового компьютера, привлекла $655 млрд. Компания Lightmatter, занимающаяся разработкой фотонных процессоров для ускорения работы ИИ-алгоритмов в составе дата-центров привлекла $113 млн и обещает выпустить первые готовые к использованию продукты в этом году. Стартап Luminous Computing, занимающийся разработкой суперкомпьютера для ИИ-вычислений с использованием технологий кремниевой фотоники и получивший поддержку Билла Гейтса (Bill Gates), в общей сложности привлёк $115 млн инвестиций.

Интерес к кремниевой фотонике проявляют не только молодые технологические компании, но и вполне себе матёрые представители полупроводниковой индустрии. Например, глава отдела развития вычислительных и сетевых технологий GlobalFoundries Амир Фейнтух (Amir Faintuch) заявил, что сотрудничество с компаниями PsiQuantum, Ayar Labs и Lightmatter позволило им разработать и создать платформу для производства продуктов кремниевой фотоники, которую могут использовать её клиенты. Запуск платформы состоялся в марте этого года.

Основатель венчурного фонда Playground Global, инвестор компаний Ayar Labs и PsiQuantum Питер Барретт (Peter Barrett) в разговоре с Reuters отметил, что верит в долгосрочную перспективу кремниевой фотоники, а также в её возможность значительно укоротить компьютерные вычисления. Но впереди, по его словам, ещё много работы.

«Ребята из Ayar Labs достигли очень важного рубежа. Они решили проблему медленного интерконнекта в системах для высокопроизводительных вычислений. Однако полный переход на цифровые фотонные вычисления в не квантовых системах потребует некоторого времени», — прокомментировал Барретт.