{"id":956,"date":"2025-06-17T15:21:00","date_gmt":"2025-06-17T15:21:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.wallisemi.com\/?p=956"},"modified":"2025-09-21T05:14:06","modified_gmt":"2025-09-21T05:14:06","slug":"weltweit-erster-ultra-paralleler-optischer-computerchip-bricht-rekord-bei-der-verarbeitung-von-100-wellenlangen-im-multiplexverfahren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/blog\/industry-insights\/worlds-first-ultra-parallel-optical-computing-chip-breaks-record-over-100-wavelength-multiplexed-processing-achieved\/","title":{"rendered":"Der weltweit erste ultra-parallele optische Computerchip bricht den Rekord: Multiplex-Verarbeitung mit \u00fcber 100 Wellenl\u00e4ngen erreicht"},"content":{"rendered":"

Ein bahnbrechender Meilenstein auf dem Gebiet des optischen Rechnens wurde gerade erreicht. Forscher des Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben erfolgreich den weltweit ersten ultraparallelen integrierten Chip f\u00fcr optische Datenverarbeitung entwickelt, der den Namen \u201cMeteor One\u201d.\u201d<\/strong> Zum ersten Mal haben Wissenschaftler eine mehr als 100-fache Parallelit\u00e4t im photonischen On-Chip-Computing erreicht und damit einen neuen weltweiten Ma\u00dfstab f\u00fcr die Rechenleistung gesetzt.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung \u4e28 Ultrahochparalleler optischer Computerchip - \u201cMeteor No. 1\u201d<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Dieser bahnbrechende Chip zeigt eine theoretische Spitzenleistung von 2.560 TOPS<\/strong> mit einer optischen Taktfrequenz von 50 GHz - vergleichbar mit einigen der fortschrittlichsten GPU-Chips von NVIDIA. Noch wichtiger ist, dass er einen neuen technischen Weg zur Skalierung der Rechenleistung er\u00f6ffnet, indem er die Vorteile der Photonik nutzt: ultrahohe Bandbreite, massive Parallelit\u00e4t und geringe Latenzzeiten.<\/p>\n\n\n\n

Dr. Peng Xie, der das Projekt leitete, erkl\u00e4rte gegen\u00fcber DeepTech<\/em>:<\/p>\n\n\n\n

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\u201cWir haben eine \u00fcber 100 Wellenl\u00e4ngen gemultiplexte Informationsinteraktion und -berechnung direkt auf einem photonischen Chip erreicht. Dies zeigt die Machbarkeit einer parallelen Verarbeitung mit hoher Dichte auf dem Chip und er\u00f6ffnet eine neue Richtung f\u00fcr die Skalierung der optischen Rechenleistung.\u201d<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

\u00dcber die Grenzen von Elektronikchips hinausgehen<\/h3>\n\n\n\n

Jahrzehntelang hat das Mooresche Gesetz den Fortschritt in der Datenverarbeitung vorangetrieben, doch die siliziumbasierte Elektronik st\u00f6\u00dft an ihre physikalischen Grenzen. Probleme wie W\u00e4rmeableitung, Quanteneffekte und steigender Stromverbrauch werden zu gro\u00dfen Engp\u00e4ssen, insbesondere bei der Unterst\u00fctzung des exponentiellen Wachstums von Arbeitslasten im Bereich der k\u00fcnstlichen Intelligenz.<\/p>\n\n\n\n

Die Photonik bietet eine \u00fcberzeugende Alternative. Im Gegensatz zu Elektronen k\u00f6nnen sich Photonen als Bosonen mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, gro\u00dfe Mengen an Informationen gleichzeitig \u00fcbertragen und mit weitaus geringerer Latenz und Leistung arbeiten. Durch die Erweiterung der Parallelit\u00e4t durch Wellenl\u00e4ngen-Multiplexing erreicht der Meteor One-Chip eine Steigerung des Rechendurchsatzes um eine Gr\u00f6\u00dfenordnung von zwei Gr\u00f6\u00dfenordnungen<\/strong>, und signalisiert damit einen grundlegenden Wandel in der Art und Weise, wie zuk\u00fcnftige Hochleistungsrechner realisiert werden k\u00f6nnten.<\/p>\n\n\n\n

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Eine neue Architektur f\u00fcr ultraparalleles optisches Rechnen<\/h3>\n\n\n\n

Das Forschungsteam hat den seit langem bestehenden \u201cParallelit\u00e4tsengpass\u201d durch die Entwicklung einer innovativen photonischen Multi-Wellenl\u00e4ngen-Rechenarchitektur behoben. Sie integrierten mehrere kritische Subsysteme, darunter eine selbst entwickelte optische Solitonen-Mikrokammquelle (>80 nm Spektrum, >200 Kan\u00e4le), rekonfigurierbare optische Breitband-Computerchips und hochpr\u00e4zise optische Matrix-Treiber-Arrays mit mehr als 256 skalierbaren Kan\u00e4len.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung \u4e28 Parallele optische Rechenarchitektur mit Multi-Wellenl\u00e4ngen-Multiplexing<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Diese Integration auf Systemebene erm\u00f6glichte die weltweit erste Prototyp-Demonstration von Photonische Interaktion und Berechnung mit >100 Kan\u00e4len im Wellenl\u00e4ngenmultiplexverfahren<\/strong>. Im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen optischen Berechnungen mit nur einer Wellenl\u00e4nge erreicht dieser Ansatz einen um zwei Gr\u00f6\u00dfenordnungen h\u00f6heren Durchsatz bei gleicher Chipfrequenz und Matrixgr\u00f6\u00dfe.<\/p>\n\n\n\n

Dr. Xilin Han veranschaulichte das Konzept mit einer Analogie:<\/p>\n\n\n\n

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\u201cDas ist so, als w\u00fcrde man eine einspurige Autobahn zu einer Schnellstra\u00dfe ausbauen, auf der hundert Fahrzeuge nebeneinander fahren k\u00f6nnen, was den Verkehrsfluss massiv steigert, ohne die Stra\u00dfenl\u00e4nge zu ver\u00e4ndern.\u201d<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Transformative Anwendungen in den Bereichen KI, Rechenzentren und dar\u00fcber hinaus<\/h3>\n\n\n\n

Die Auswirkungen dieses Durchbruchs sind weitreichend. Ultraparalleles photonisches Rechnen kann Arbeitslasten, die in hohem Ma\u00dfe auf gro\u00df angelegte Matrixmultiplikationen angewiesen sind, drastisch beschleunigen - etwa tiefe neuronale Netze, verk\u00f6rperte Intelligenz, physikalische Simulationen und Echtzeit-Bildverarbeitung.<\/p>\n\n\n\n

Seine extrem niedrige Latenzzeit macht ihn auch ideal f\u00fcr zeitkritische Anwendungen mit kleineren Datenmengen, einschlie\u00dflich Kommunikationsvermittlung, Edge-KI und autonomer Drohnenkoordination. Da die Nachfrage nach energieeffizientes Rechnen mit hohem Durchsatz<\/strong> weiter ansteigt, k\u00f6nnten photonische Chips wie Meteor One f\u00fcr die n\u00e4chste Generation von Rechenzentren und KI-Infrastrukturen unverzichtbar werden.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung \u4e28 Paralleles optisches Berechnungsmodell auf der Grundlage eines Mach-Zehnder-Interferometers<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

\u00dcberwindung der \u201cdrei Mauern\u201d der optischen Datenverarbeitung<\/h3>\n\n\n\n

Um das volle Potenzial des photonischen Rechnens zu erschlie\u00dfen, m\u00fcssen die Forscher drei kritische Barrieren \u00fcberwinden:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Matrix-Wand<\/strong>\u00a0- Vergr\u00f6\u00dferung der Matrixdimensionen photonischer Chips zur Erh\u00f6hung der Rechendichte.<\/li>\n\n\n\n
  2. Optische Frequenzwand<\/strong>\u00a0- H\u00f6here Taktfrequenzen bei gleichbleibender Ger\u00e4teleistung.<\/li>\n\n\n\n
  3. Parallelit\u00e4t Wand<\/strong>\u00a0- Ausnutzung des mehrdimensionalen Multiplexing zur Maximierung des Durchsatzes.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    W\u00e4hrend Global Player wie TSMC und Caltech einen Durchbruch bei der Gr\u00f6\u00dfe der Chipmatrix (512\u00d7512) bzw. der optischen Frequenz (>100 GHz) erzielt haben, liegt die Innovation des SIOM-Teams in der Behebung des Parallelit\u00e4tsengpasses.<\/strong>Dies ist der praktikabelste Weg f\u00fcr eine kurzfristige Leistungsskalierung, mit der die optische Rechenleistung einen Sprung nach vorn machen k\u00f6nnte. 2-3 Gr\u00f6\u00dfenordnungen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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    Abbildung \u4e28 Spektrale Konsistenz des parallelen optischen Rechnens<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

    Ein junges, engagiertes Team an der Spitze des Grenzbereichs<\/h3>\n\n\n\n

    Dieser Erfolg ist das Verdienst von SIOMs Gruppe Photonik und optische Datenverarbeitung<\/strong>, Das Team wird von Dr. Peng Xie geleitet, der zuvor am MIT, in Oxford und an der Nanyang Technological University geforscht hat, bevor er nach China zur\u00fcckkehrte. Das Team mit einem Durchschnittsalter von nur 28 Jahren vereint Fachwissen in den Bereichen Optik, Elektronik, Mathematik und KI, um schnelle Innovationen voranzutreiben.<\/p>\n\n\n\n

    Jede Kernkomponente des Systems - einschlie\u00dflich Lichtquellen, Interaktionschips, Computerchips, Treiberplatinen und Algorithmen - wurde selbst entwickelt. Diese durchg\u00e4ngige Autonomie gew\u00e4hrleistet nicht nur die vollst\u00e4ndige technische Steuerbarkeit, sondern unterstreicht auch die die organisatorische St\u00e4rke des koordinierten Forschungsmodells von CAS.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Blick in die Zukunft: Auf dem Weg in eine neue \u00c4ra des photonischen Supercomputing<\/h3>\n\n\n\n

    Der Meteor One-Prototyp ist ein entscheidender erster Schritt auf dem Weg zum Aufbau eines kompletten \u00d6kosystems f\u00fcr photonisches Rechnen. Das Team konzentriert sich nun darauf, die Vorteile der Photonik in reale Rechengewinne umzusetzen, indem es die Matrixgr\u00f6\u00dfe, die Frequenz und die Parallelit\u00e4t kontinuierlich skaliert.<\/p>\n\n\n\n

    Langfristig wollen die Forscher die optische Datenverarbeitung in neuronale Netzarchitekturen integrieren und damit den Weg ebnen f\u00fcr photonische Supercomputer<\/strong> die in der Lage sind, KI, Big Data und komplexe wissenschaftliche Simulationen mit bisher unerreichter Effizienz zu verarbeiten. Mit einem theoretischen Potenzial von mehr als 5.000 POPS<\/strong> (was der kombinierten Leistung von 1.000 Spitzen-GPUs entspricht), k\u00f6nnte sich die photonische Datenverarbeitung in der \u00c4ra nach dem Moore'schen Gesetz schon bald als bahnbrechende Alternative zu elektronischen Chips erweisen.<\/p>\n\n\n\n

    Da die weltweite Nachfrage nach Computern in die H\u00f6he schie\u00dft, bedeutet das Deb\u00fct von Meteor One nicht nur einen technologischen Durchbruch, sondern den Beginn eines neuen Paradigmas.eine Zukunft, in der Licht, nicht Elektronen, der Motor der Intelligenz ist.<\/strong><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    A groundbreaking milestone has just been reached in the field of optical computing. Researchers from the Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM), Chinese Academy of Sciences, have successfully developed the world\u2019s first ultra-parallel optical computing integrated chip, named \u201cMeteor One.\u201d For the first time, scientists have achieved over 100-fold parallelism in on-chip photonic computing, setting […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":954,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[30,31],"tags":[35],"class_list":["post-956","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-industry-insights","category-blog","tag-jason-chen"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/956","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=956"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/956\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":957,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/956\/revisions\/957"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/954"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=956"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=956"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=956"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}