Прощай, кремний: Китай представил LightGen — процессор на основе света, бросающий вызов Nvidia и ломающий «тепловой барьер»

Глобальная технологическая экосистема переживает тихий, но неизбежный инфраструктурный кризис, вызванный ненасытным вычислительным аппетитом генеративного искусственного интеллекта. По мере того как языковые модели разрастаются до триллионов параметров, историческая зависимость от кремния подводит физику материалов к критической черте. Проблема кроется уже не столько в «сырой» мощности, необходимой для обучения этих моделей, сколько в узком месте на этапе инференса — ежедневного массового использования нейросетей для генерации текста, аудио и видео. Этот процесс потребляет астрономические объемы энергии. Сегодня создание всего одной тысячи изображений с помощью ИИ оставляет углеродный след, сопоставимый с поездкой на бензиновом автомобиле на расстояние более шести километров. Эта реальность грозит свести на нет все достижения в области возобновляемой энергетики.

Полупроводниковая индустрия столкнулась с непреодолимой стеной: теплом. Десятилетиями закон Мура позволял удваивать мощность за счет уменьшения размеров транзисторов, но при переходе к нанометровым масштабам традиционная электронная архитектура порождает неуправляемое термическое сопротивление. Движение электронов через медь и кремний создает тепло, которое разрушает оборудование и требует колоссальных систем жидкостного охлаждения. Более того, классическая архитектура фон Неймана создает проблему задержки, известную как «стена памяти», когда данные тратят больше времени и энергии на перемещение между процессором и памятью, чем на сами математические вычисления. Чтобы продолжить движение к Общему искусственному интеллекту (AGI), индустрии необходима радикальная смена парадигмы: отказ от электрона в пользу фотона.

Фотонные вычисления становятся необходимой альтернативой, меняя саму физическую среду обработки информации. В отличие от электронных чипов, зависящих от транзисторов, которые включаются и выключаются, выделяя тепло, оптические чипы используют внутренние свойства света. Фотоны, не имеющие ни массы, ни электрического заряда, могут путешествовать по волноводам, не создавая сопротивления или тепла, что устраняет необходимость в массивном охлаждении. Кроме того, они обеспечивают беспрецедентный параллелизм благодаря мультиплексированию с разделением по длине волны, когда несколько потоков данных обрабатываются одновременно в одном физическом канале, используя разные цвета света.

Вам также может понравитьсяГамбит «Ловца Солнца»: За кулисами плана Google по завоеванию будущего ИИ

В момент, который может стать переломным для инженерии полупроводников, исследователи из Шанхайского университета Джао Тонг и Университета Цинхуа представили LightGen. Подробности, потрясшие научное сообщество, раскрывают полностью фотонный процессор — первый в своем роде, способный запускать большие модели генеративного ИИ с эффективностью, недостижимой для кремниевого железа. Преодолев исторические ограничения оптической плотности, команда под руководством профессора Чэнь Итуна смогла интегрировать более двух миллионов фотонных «нейронов» на устройстве площадью всего 136,5 квадратных миллиметров, используя передовые методы 3D-упаковки. Это превращает оптические вычисления из лабораторного курьеза в функциональную систему, способную выполнять сложнейшие задачи.

Настоящая революция LightGen заключается в его способности обрабатывать изображения целостно, избегая цифровой фрагментации. Традиционные графические процессоры (GPU), подобные тем, что производит Nvidia, вынуждены разбивать изображение на тысячи мелких фрагментов (патчей) для обработки, что разрушает важные статистические связи и чрезмерно расходует память. LightGen же использует «Оптическое латентное пространство». С помощью ультратонких дифракционных метаповерхностей чип сжимает и обрабатывает визуальную информацию целиком, непрерывно модулируя свет в аналоговой области. Это сохраняет целостность данных и устраняет узкие места аналого-цифрового преобразования, которые замедляют обычное компьютерное зрение.

Лабораторные тесты позиционируют LightGen как разрушительную силу для нынешней гегемонии кремния. В сложных задачах, таких как семантическая генерация изображений и пространственный 3D-рендеринг, прототип LightGen продемонстрировал энергоэффективность и скорость вычислений более чем в 100 раз выше, чем у GPU Nvidia A100. Хотя Nvidia с тех пор выпустила более продвинутые архитектуры, такие как Blackwell B200, фундаментальная физика в долгосрочной перспективе играет на стороне оптики: пока кремний борется с теплом и задержками, фотоника работает с ничтожным тепловыделением и теоретически неограниченной пропускной способностью.

Этот прорыв невозможно понять без контекста «войны чипов» и стратегии технологического суверенитета Китая. Перед лицом экспортных ограничений США, блокирующих доступ к машинам экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUV) и передовым GPU, Пекин форсировал параллельные инновации. LightGen доказывает, что можно обойти узкие места в кремниевой литографии: фотонные чипы не обязательно требуют транзисторов субнанометрового размера, что позволяет производить передовые ускорители на более старом и доступном оборудовании. Вместе с чипом ACCEL от Цинхуа и прогрессом в оптических квантовых вычислениях, Китай строить экосистему «гетерогенных вычислений», призванную преодолеть западную блокаду.

Стремление к свету — это глобальный феномен, выходящий за пределы государственных границ; критически важные достижения в области материаловедения происходят и в Европе. Исследователям из Эдинбургского университета удалось стабилизировать сплавы германия и олова (GeSn), которые позволяют эффективно излучать свет и совместимы с существующими процессами производства кремния. Этот шаг решает одну из главных исторических проблем: создание лазеров и оптических компонентов микроскопического масштаба прямо на чипе, что является необходимым этапом для массовой коммерциализации процессоров, подобных LightGen.

Однако переход из лаборатории к массовому коммерческому производству сопряжен с монументальными вызовами. Масштабирование этих систем подразумевает борьбу с чувствительностью к шуму окружающей среды и сложности в изготовлении миллионов оптических компонентов с необходимой точностью. Инфраструктура литейных заводов для фотоники все еще находится в зачаточном состоянии по сравнению со зрелостью кремниевой индустрии, а Nvidia удерживает мощный коммерческий «ров» благодаря своей экосистеме программного обеспечения CUDA. Аналитики предупреждают, что, хотя физика процесса надежна, называть LightGen немедленным «убийцей Nvidia» преждевременно. Тем не менее, если китайские производители смогут отладить эти процессы за пределами контроля западного экспорта, геополитический баланс вычислительной мощности может измениться необратимо.

Будущее вычислений, продиктованное физическими ограничениями вселенной, похоже, будет написано светом. Даже если электронные чипы сохранят свое коммерческое доминирование в краткосрочной перспективе, энергетическая неустойчивость ИИ и спрос на общий мультимодальный интеллект неизбежно толкают индустрию в сторону оптики. LightGen — это доказательство того, что монополия кремния не вечна, и следующая великая аппаратная революция уже началась.

Похожие материалы

Переворот в мире раскладушек: Как Samsung Galaxy Z Flip 7 наконец повзрослел

Pixel Maniacs и PM Studios анонсировали основанную на цветах головоломку ChromaGun 2: Dye Hard

Samsung Galaxy Tab S11: самая убедительная альтернатива iPad Pro от Samsung

Алгоритмический спиритизм: скорбь, датаизм и смерть конечности

SuperX представляет сервер для ИИ XN9160-B200, использующий графический процессор NVIDIA Blackwell для обеспечения производительности на уровне суперкомпьютера

Destiny 2 раскрывает детали коллаборации с Lucasfilm Games в дополнении Renegades