광학 컴퓨팅 분야에서 획기적인 이정표가 세워졌습니다. 중국과학원 상하이 광학 및 정밀 기계 연구소(SIOM)의 연구원들이 세계 최초의 초병렬 광학 컴퓨팅 통합 칩을 개발하는 데 성공했습니다. “유성 1.” 과학자들이 처음으로 온칩 광자 컴퓨팅에서 100배 이상의 병렬 처리를 달성하여 계산 성능의 새로운 글로벌 벤치마크를 세웠습니다.

이 획기적인 칩은 다음과 같은 이론적 최고 성능을 보여줍니다. 2,560 TOPS 50GHz의 광학 클럭 주파수로 NVIDIA의 최첨단 GPU 칩에 필적하는 성능을 제공합니다. 더 중요한 것은 포토닉스의 본질적인 장점인 초고 대역폭, 대규모 병렬 처리, 짧은 지연 시간을 활용하여 컴퓨팅 성능을 확장할 수 있는 새로운 기술 경로를 제공한다는 점입니다.

이 프로젝트를 주도한 펭 시에 박사는 다음과 같이 설명했습니다. 딥테크:

“우리는 광자 칩에서 직접 100파장 이상의 다중 정보 상호 작용 및 연산을 달성했습니다. 이는 고밀도 온칩 병렬 처리의 가능성을 입증하고 광학 컴퓨팅 성능 확장을 위한 새로운 방향을 제시합니다.”

전자 칩의 한계를 뛰어넘다

무어의 법칙은 수십 년 동안 컴퓨팅의 발전을 촉진해 왔지만 실리콘 기반 전자기기는 물리적 한계에 다다르고 있습니다. 특히 기하급수적으로 증가하는 인공지능 워크로드를 지원하는 데 있어 열 발산, 양자 효과, 전력 소비 급증과 같은 문제가 주요 병목 현상이 되고 있습니다.

포토닉스는 강력한 대안을 제시합니다. 전자와 달리 보손인 광자는 광속으로 이동하고 방대한 양의 정보를 동시에 전달할 수 있으며 훨씬 낮은 지연 시간과 전력으로 작동할 수 있습니다. 파장 분할 멀티플렉싱을 통해 병렬성을 확장함으로써 Meteor One 칩은 계산 처리량 2배 증가, 는 미래의 고성능 컴퓨팅을 실현하는 방식에 근본적인 변화를 예고합니다.

초병렬 광학 컴퓨팅을 위한 새로운 아키텍처

연구팀은 혁신적인 다중 파장 광 컴퓨팅 아키텍처를 설계하여 오랫동안 지속되어 온 “병렬 처리 병목 현상'을 해결했습니다. 연구팀은 자체 개발한 솔리톤 마이크로콤 광원(80nm 스펙트럼, 200개 이상의 채널), 재구성 가능한 광대역 광학 컴퓨팅 칩, 256개 이상의 확장 가능한 채널을 갖춘 고정밀 광학 매트릭스 드라이버 어레이 등 여러 핵심 하위 시스템을 통합했습니다.

이러한 시스템 수준의 통합을 통해 세계 최초로 다음과 같은 프로토타입 데모를 시연할 수 있었습니다. >100채널 파장 분할 다중 광자 상호작용 및 계산. 기존의 단일 파장 광학 컴퓨팅에 비해 이 접근 방식은 동일한 칩 주파수 및 매트릭스 크기에서 두 배 더 높은 처리량을 달성합니다.

한시린 박사는 이 개념을 비유로 설명했습니다:

“1차선 고속도로를 100대의 차량이 나란히 달릴 수 있는 슈퍼 고속도로로 업그레이드하여 도로 길이를 변경하지 않고도 교통 흐름을 크게 향상시키는 것과 같습니다.”

AI, 데이터센터, 그 너머의 혁신적 애플리케이션

이 혁신의 의미는 광범위합니다. 초병렬 광 컴퓨팅은 심층 신경망, 구현된 지능, 물리적 시뮬레이션, 실시간 이미지 처리와 같이 대규모 행렬 곱셈에 크게 의존하는 워크로드를 획기적으로 가속화할 수 있습니다.

또한 지연 시간이 매우 짧아 통신 스위칭, 엣지 AI, 자율 드론 조정 등 데이터 양이 적고 시간에 민감한 애플리케이션에 이상적입니다. 수요 증가에 따라 에너지 효율적이고 처리량이 많은 컴퓨팅 가 계속 급증함에 따라 Meteor One과 같은 광자 칩은 차세대 데이터 센터와 AI 인프라에 없어서는 안 될 필수 요소가 될 수 있습니다.

광학 컴퓨팅의 “세 가지 벽” 극복하기

포토닉 컴퓨팅의 잠재력을 최대한 활용하려면 연구자들은 세 가지 중요한 장벽을 넘어야 합니다:

1. 매트릭스 스케일 벽 - 광자 칩의 매트릭스 차원을 확장하여 계산 밀도를 높입니다.
2. 광 주파수 벽 - 디바이스 성능을 유지하면서 더 높은 클럭 주파수를 푸시합니다.
3. 병렬 처리 벽 - 다차원 멀티플렉싱을 활용하여 처리량을 극대화합니다.

TSMC와 Caltech와 같은 글로벌 업체들이 각각 칩 매트릭스 크기(512×512)와 광 주파수(>100GHz)에서 획기적인 성과를 달성한 반면, SIOM 팀의 혁신은 다음과 같습니다. 병렬 처리 병목 현상을 해결합니다.이는 단기적인 성능 확장을 위한 가장 실용적인 경로를 나타내며, 잠재적으로 다음과 같이 광학 컴퓨팅 성능을 도약시킬 수 있습니다. 2~3배 정도.

프론티어를 선도하는 젊고 주도적인 팀

이러한 성과는 SIOM의 포토닉스 및 광학 컴퓨팅 그룹, 는 MIT, 옥스퍼드, 난양공과대학교에서 연구를 수행한 후 중국으로 돌아온 펭 시에 박사가 이끌고 있습니다. 평균 연령이 28세에 불과한 이 팀은 광학, 전자공학, 수학, AI 분야의 전문성을 결합하여 빠른 혁신을 추진하고 있습니다.

특히 광원, 인터랙션 칩, 컴퓨팅 칩, 드라이버 보드 및 알고리즘을 포함한 시스템의 모든 핵심 구성 요소를 자체 개발했습니다. 이러한 엔드투엔드 자율성은 완전한 기술적 제어 가능성을 보장할 뿐만 아니라 다음과 같은 장점도 제공합니다. CAS의 조정된 연구 모델의 조직적 강점.

미래 전망: 광자 슈퍼컴퓨팅의 새로운 시대를 향하여

Meteor One 프로토타입은 완전한 포토닉 컴퓨팅 생태계를 구축하기 위한 중요한 첫걸음입니다. 이제 팀은 매트릭스 크기, 주파수, 병렬성을 지속적으로 확장하여 광자 컴퓨팅의 이점을 실제 컴퓨팅 성능 향상으로 전환하는 데 집중하고 있습니다.

장기적으로 연구자들은 광학 컴퓨팅을 신경망 아키텍처와 통합하여 다음을 위한 기반을 마련하는 것을 목표로 하고 있습니다. 광자 슈퍼컴퓨터 AI, 빅데이터, 복잡한 과학 시뮬레이션을 전례 없는 효율로 처리할 수 있습니다. 이론적 잠재력을 뛰어넘는 5,000 팝스 (1,000개의 최고급 GPU를 합친 성능에 해당) 광자 컴퓨팅은 무어의 법칙 이후 시대에 전자 칩을 대체할 수 있는 혁신적인 대안으로 부상할 수 있습니다.

전 세계적으로 컴퓨팅에 대한 수요가 급증하는 가운데, Meteor One의 출시는 단순한 기술 혁신이 아니라 새로운 패러다임의 시작을 알리는 신호탄입니다.전자가 아닌 빛이 지능의 엔진이 되는 미래입니다.