ניו-טק מגזין | פברואר | המהדורה הדיגיטלית

החיפוש אחר :GPU מעבר ל ארכיטקטורת חישוב חדשה הפך בעשור האחרון למאיץ המרכזי של GPU עומסי למידה חישובית, אך גם הוא מתקרב לגבולות פיזיקליים של צריכת חשמל וצפיפות חום. לכן התעשייה בוחנת כיום ארכיטקטורות חלופיות: אנלוגיות, נוירומורפיות ואופטיות. מבין אלו, פוטוניקה נחשבת לאחת המבטיחות ביותר, משום שהיא מאפשרת לבצע חישוב מטריציוני בקצב גבוה במיוחד תוך צריכת אנרגיה נמוכה. , HAETAE לצד פרויקטי מחקר אקדמיים כמו מתפתחת בשנים האחרונות תעשייה סביב מאיצי חישוב פוטוניים. סטארטאפים כגון כבר Luminous Computing ו- Lightmatter גייסו מאות מיליוני דולרים ומציגים שבבים ומערכות פוטוניות פועלות, המיועדות להאצת חישובי למידה במרכזי נתונים. במקביל, ענקיות השבבים מאמצות אסטרטגיה הדרגתית יותר. אינטל ואנבידיה משקיעות , כלומר החלפת Optical I / O רבות בתחום הקישורים החשמליים בתוך מערכות מחשוב בקישורים אופטיים, לפני מעבר מלא למעבדים פוטוניים. גישה זו מאפשרת להתמודד תחילה עם צווארי הבקבוק של רוחב-פס, חום וצריכת אנרגיה בתקשורת בין-שבבית, הנחשבת כיום לאחד הגורמים המרכזיים להגבלת סקייל מערכות חישוב מתקדמות. שתי הגישות, מאיצים פוטוניים מלאים מול אינטרקונקט אופטי, משקפות אסטרטגיות שונות לאותה מטרה: המשך הגדלת ביצועים מבלי להגדיל באותה מידה את צריכת החשמל. כך או כך, ברור כי המירוץ למחשוב מבוסס אור כבר מתנהל בפועל, הן בתעשייה והן במחקר. מבט לשוק: מירוץ המחשוב הפוטוני כבר החל

המטרה שאפתנית: שיפור של עד פי עשרה ביעילות האנרגטית של עומסי חישוב מתקדמים, תוך הגדלת מהירות העיבוד והפחתת החום. הקונסורציום משלב את חוזקות אירופה בפוטוניקה וחומרים עם מומחיות קוריאנית בייצור שבבים, וכולל imec , AkhETonics , KAIST בין היתר את . DGIST ו מעבר להיבט הטכנולוגי, הפרויקט משקף מגמה רחבה יותר בתעשיית השבבים: פיתוח טכנולוגיות דור-הבא באמצעות שיתופי פעולה אזוריים, במטרה לחזק עצמאות טכנולוגית ולהפחית תלות בשרשראות אספקה בודדות. תחזיות אנרגיה ארוכות טווח מצביעות על 2050 עלייה דרמטית בביקוש לחשמל עד עקב חשמול תחבורה ותעשייה והתרחבות תשתיות דיגיטליות. במקביל, עומסי חישוב מתקדמים דורשים מרכזי נתונים עתירי אנרגיה וקירור. כך הופך המחשוב עצמו לרכיב במערכת האנרגיה. בתמונה זו, טכנולוגיות חישוב חסכוניות אנרגטית נתפסות כחדשנות תשתיתית. פוטוניקה בולטת במיוחד משום שהיא מפחיתה הן את צריכת החישוב והן את צריכת הקירור. החיסכון האנרגטי של מחשוב פוטוני נובע משלושה גורמים פיזיקליים: פוטונים אינם חווים התנגדות חשמלית כמו אלקטרונים ; מעבר אור Joule ולכן כמעט אין הפסדי יוצר מעט מאוד חום; וגלי אור יכולים לבצע חישובים מקביליים באופן טבעי. שילוב זה מאפשר לבצע פעולות מטריציוניות, לב-ליבה של למידת מכונה, ביעילות גבוהה בהרבה ממחשוב אלקטרוני מסורתי. מחשוב וחשמל: מפגש תשתיות למה לפוטוניקה יש יתרון אנרגטי

מעבר ממחקר למוצר. כבר יותר מעשור מדברים בתעשייה על "המהפכה הפוטונית שמעבר לפינה", אך בפועל מערכות חישוב מבוססות אלקטרוניקה ממשיכות לשלוט בשוק, ומאיצי מתקדמים ממשיכים להגדיל ביצועים GPU בקצב מרשים. גם תחום הסיליקון-פוטוניקה, שהתקדם מאוד בתקשורת אופטית, טרם חולל פריצה דומה בליבת המעבד. האתגר אינו רק טכנולוגי. שרשרת הייצור, כלי התכנון והאקוסיסטם התוכנתי של מחשוב . שינוי פרדיגמה CMOS מודרני בנויים סביב בחומרת מחשוב הוא תהליך איטי הדורש בשלות הנדסית ואימוץ שוק רחב. לכן, גם אם מאיצים פוטוניים מבטיחים יתרונות מהותיים, הדרך להחלפת חומרת חישוב אלקטרונית בקנה מידה תעשייתי עוד ארוכה. מבט קדימה הדרך ממעבדת פוטוניקה למוצר תעשייתי רחב עדיין כרוכה באתגרים, ביניהם אינטגרציה עם (טכנולוגיית הייצור הסטנדרטית של CMOS שבבי סיליקון כיום), יציבות אופטית, תכנות וארכיטקטורות היברידיות. אך הכיוון ברור: המשך הצמיחה של עומסי חישוב מתקדמים דורש פרדיגמה חומרתית יעילה יותר אנרגטית. כפי שסיבים אופטיים שינו את עולם התקשורת שינה את המחשוב המקבילי, כך GPU וכפי ש ייתכן שמאיצים פוטוניים יהפכו בעשור הקרוב לעמוד תווך של תשתיות החישוב. אם מגמה זו תבשיל, האלקטרו-אופטיקה תתרחב מתחום החישה וההדמיה אל תחום העיבוד ותהפוך למנוע מרכזי של עידן הבינה המלאכותית. מקורות: HAETAE Project Consortium ; Horizon Europe / Chips Joint Undertaking ; Copenhagen Infrastructure Partners - Powering the Future : ; A Vision for Europe ’ s Energy System in 2050 Lightmatter , Luminous Computing פרסומי , photonic computing בתחום NVIDIA ו- Intel . optical interconnects ו-

בין הבטחה למציאות עם זאת, מחשוב פוטוני נמצא עדיין בשלבי

חברה אמריקאית FPGA

High Performance and Low Power

• Harden MIPI IP • Exchangeable Logic & Routing • Support until 2045

support@boran.co.il • www.boran.co.il • 03-9274741 : פקס • 03-9274747 : טל •

27 l New-Tech Magazine