Cientistas na China lançaram o “Meteor-1”, supostamente o primeiro chip de computação óptica altamente paralelo do país, marcando um importante avanço no uso de hardware baseado em luz para lidar com grandes cargas de trabalho paralelas.
A iniciativa ocorre enquanto o país se desvincula da tecnologia fabricada nos EUA em meio a restrições de exportação de tecnologia avançada em IA. A mídia local na China relatou que isso deve resultar em aceleração de hardware para IA e centros de dados que atualmente enfrentam uma demanda computacional crescente.
O novo chip da China compete com a melhor GPU da Nvidia.
Projetado por equipes do Instituto de Óptica e Mecânica Fina de Xangai (SIOM) e da Universidade Tecnológica de Nanyang, o dispositivo supostamente possui um desempenho teórico de pico de 2.560 TOPS (tera-operações por segundo) a um clock óptico de 50 GHz.
Isso o coloca na mesma faixa que as melhores GPUs da Nvidia, oferecendo uma solução nacional para acelerar tarefas de IA e centros de dados em meio a crescentes demandas computacionais e restrições de chips dos EUA.
Historicamente, os esforços em computação óptica se concentraram em aumentar as dimensões da matriz interna que realiza cálculos.
Matrizes maiores teoricamente permitem que mais dados sejam processados em paralelo, mas na prática, elas enfrentam restrições de engenharia, layouts complexos de chip, a necessidade de precisão extrema no alinhamento de guias de onda e custos de fabricação proibitivos.
De acordo com o South China Morning Post (SCMP), os esforços da TSMC e de grupos acadêmicos como o Caltech mostraram promessa em ambientes laboratoriais, mas esses protótipos tiveram dificuldades em se traduzir em soluções de nível comercial.
Outra estratégia tem sido aumentar a taxa de oscilação da própria luz. Frequências ópticas mais altas podem proporcionar cálculos mais rápidos, mas também amplificam perdas de sinal, exacerbam o ruído térmico e elevam o nível de tolerâncias dos componentes.
Até agora, nenhuma equipe conseguiu combinar grandes escalas de matrizes e óptica ultra-rápida em um único sistema sem enfrentar severos limites de compensação que erodem o desempenho no mundo real.
O Meteor-1 lida com tarefas complexas e é a resposta às sanções dos EUA.
O Meteor-1 traça um curso diferente; multiplicando o número de tarefas simultâneas em vez de aumentar componentes individuais. O artigo de 17 de junho na eLight por Xie Peng, Han Xilin e Hu Guangwei descreve como o chip incorpora mais de 100 canais de frequência distintos dentro de uma única plataforma fotônica.
Esse paralelismo de alta ordem permite um aumento de cem vezes, ou mais, na “computabilidade óptica” sem expandir a área do chip, oferecendo um caminho prático para processadores de próxima geração alimentados por luz.
Com as restrições de exportação dos EUA efetivamente banindo o RTX 4090 da Nvidia (1.321 TOPS) e o RTX 5090 (3.352 TOPS) da China, o esforço do Meteor-1 chega a um ponto crítico.
Semicondutores eletrônicos convencionais estão enfrentando limites fundamentais, dissipação de calor, tunelamento quântico e consumos de energia insustentáveis. Chips ópticos evitam muitas dessas barreiras, oferecendo ultra-alta velocidade, ampla largura de banda, redução do consumo de energia e latência mínima.
A arquitetura do Meteor-1 é totalmente projetada internamente. Sua fonte de luz em chip utiliza um pente de frequência óptica de micro-cavidade que cobre mais de 80nm de espectro, abrangendo mais de 200 comprimentos de onda. Essa inovação substitui efetivamente centenas de lasers discretos, reduzindo a complexidade do sistema, as demandas de energia e os custos.
O chip de computação central oferece uma largura de banda de transmissão acima de 40nm, facilitando operações massivamente paralelas e de baixa latência. Junto com uma placa de driver sob medida com mais de 256 canais para modulação de sinal precisa, o sistema executou mais de 100 tarefas simultâneas em testes de benchmark, tudo a um clock de 50 GHz, resultando em 2.560 TOPS.
Han Xilin diz à DeepTech que as métricas de custo-desempenho do Meteor-1 podem em breve rivalizar com as GPUs eletrônicas. O pesquisador principal Xie Peng, um PhD do Massachusetts Institute of Technology que prosseguiu com pesquisas em Oxford e NTU, atribui o rápido progresso à estrutura modular da equipe do SIOM sob a Academia Chinesa de Ciências.
“Cada subsistema crítico tinha seu próprio especialista dedicado, permitindo-nos integrar inovação de cadeia completa, desde a pesquisa fundamental até a montagem do sistema em um período notavelmente curto.”
~ Han Xilin.
Olhando para o futuro, o grupo acredita que seu design priorizando paralelismo pode superar os chips eletrônicos em eficiência, consumo de energia e latência, atendendo ao apetite insaciável de computação da IA enquanto gera novas aplicações em análise de dados em tempo real, sistemas autônomos e modelagem científica.
Academia Cryptopolitan: Cansado das oscilações do mercado? Aprenda como o DeFi pode ajudá-lo a construir uma renda passiva estável. Inscreva-se agora.