March 03,2023 Post by : ชาญ อริยสัจจากุล
การสื่อสารแบบ Photonic มาสู่ชิปคอมพิวเตอร์ - ฟิสิกส์ 2021ด้วยชิป optoelectronic แบบใหม่และเป็นพันธมิตรกับผู้ผลิตชิปซิลิคอนชั้นนำ, MIT spinout Ayar Labs มีเป้าหมายเพื่อเพิ่มความเร็วและลดการใช้พลังงานในการประมวลผลโดยเริ่มจากศูนย์ข้อมูล
ได้รับการสนับสนุนจากหลายปีของการวิจัยที่เอ็มไอทีและที่อื่น ๆ Ayar ได้พัฒนาชิพที่จะเคลื่อนย้ายข้อมูลไปทั่วด้วยแสง แต่คำนวณด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ การออกแบบที่ไม่เหมือนใครรวมการสื่อสารด้วยแสงอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพด้วยส่วนประกอบที่ส่งข้อมูลโดยใช้คลื่นแสงเข้าไปในชิพคอมพิวเตอร์แบบเดิมโดยเปลี่ยนสายทองแดงที่มีประสิทธิภาพน้อยลง
ตามการเริ่มต้นชิปสามารถลดการใช้พลังงานลงได้ประมาณ 95% ในการสื่อสารแบบชิพต่อชิพและเพิ่มแบนด์วิดท์ให้สูงขึ้นกว่าคู่แข่ง 10 เท่าของทองแดง ในการใช้งานแอพพลิเคชันเป้าหมายขนาดใหญ่ครั้งแรกของ Ayar ที่ดำเนินการโดย บริษัท ยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีเช่น Facebook และ Amazon ชิปสามารถลดการใช้พลังงานลงได้ 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์นาย Alex Wright-Gladstein MBA กล่าวว่า "
"ตอนนี้มีคอขวดแบนด์วิธในศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่" Wright-Gladstein ผู้ร่วมก่อตั้ง Ayar ร่วมกับ Chen Sun Ph.D. กล่าว '15 และ Mark Wade, University of Colorado และอดีตนักวิจัยของ MIT "นี่เป็นแอพพลิเคชันที่น่าตื่นเต้นและเป็นที่แรกที่ต้องการเทคโนโลยีนี้จริงๆ"
ในเดือนธันวาคมที่ผ่านมาการเริ่มต้นสร้างข้อตกลงกับ บริษัท GlobalFoundries ซึ่งเป็นผู้ผลิตซิลิคอนชิปชั้นนำระดับโลกเพื่อนำเสนอผลิตภัณฑ์แรกของ บริษัท ซึ่งเป็นระบบอินพุทเอาท์พุทที่เรียกว่า Brilliant เพื่อจำหน่ายในปีหน้า
ชิปยังสามารถใช้ในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Wright-Gladstein เพิ่มซึ่งมีปัญหาเกี่ยวกับประสิทธิภาพและข้อ จำกัด ด้านความเร็วที่เหมือนกันเนื่องจากศูนย์ข้อมูลทำ เทคโนโลยีนี้ยังช่วยปรับปรุงทัศนศาสตร์ในหลากหลายสาขาจากยานที่เป็นอิสระและอุปกรณ์ทางการแพทย์เพื่อเพิ่มความเป็นจริง Wright-Gladstein กล่าวว่า "เรารู้สึกตื่นเต้นไม่เพียงแค่สิ่งที่สามารถทำได้สำหรับศูนย์ข้อมูล แต่สิ่งใหม่ ๆ ที่จะทำให้เกิดขึ้นในอนาคต
เทคโนโลยีหลักของ Ayar ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากงานวิจัยทางวิชาการมากกว่า 25 ฉบับนับเป็นทศวรรษแห่งการทำ ความร่วมมือด้านการวิจัยนี้เริ่มขึ้นในช่วงกลางปี 2000 ที่ MIT ในฐานะเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Microprocessors สมองกลฝังตัว (POEM) ของโครงการวิจัยขั้นสูงของกระทรวงกลาโหมซึ่งนำโดย Vladimir Stojanovic ซึ่งเป็นรองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียที่ Berkeley ร่วมกับ Rajeev Ram ศาสตราจารย์ MIT ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและผู้ตรวจสอบหลักของกลุ่ม Physical Optics and Electronics และ Milos Popovic ซึ่งปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ที่ Boston University
แนวคิดนี้จะช่วยให้การรับส่งข้อมูลเป็นไปตามกฎหมายของมัวร์ จำนวนของทรานซิสเตอร์บนชิปอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆสองปี Wright-Gladstein กล่าวว่า "แต่จำนวนข้อมูลที่เราผลักดันผ่านหมุดทองแดงนั้นยังไม่เติบโตขึ้นในอัตราเดียวกัน"
ชิปคอมพิวเตอร์ส่งข้อมูลระหว่างชิปที่มีฟังก์ชันต่างๆเช่นชิปตรรกะและชิปหน่วยความจำ ด้วยการสื่อสารด้วยทองแดงชิปจะไม่สามารถส่งและรับข้อมูลได้เพียงพอที่จะใช้ประโยชน์จากพลังประมวลผลที่เพิ่มขึ้น นั่นทำให้เกิด "คอขวด" ซึ่งชิปต้องรอระยะเวลานานในการส่งและรับข้อมูล มากกว่าครึ่งหนึ่งของศูนย์ข้อมูลเช่นวงจรกำลังรอข้อมูลที่จะมาและไปไรท์ - กลัดสไตน์กล่าว "มันเป็นเรื่องเสียมาก" เธอกล่าว "พวกเขากำลังใช้พลังงานเกือบเท่าไรขณะทำงานอยู่"
โซลูชันหนึ่งมีน้ำหนักเบา สายแสงสามารถส่งสัญญาณข้อมูลหลาย ๆ ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของแสงในขณะที่สายทองแดงถูก จำกัด ไว้ที่หนึ่งสัญญาณต่อสาย ดังนั้นชิปประมวลผลจึงสามารถส่งข้อมูลได้มากขึ้นโดยใช้พื้นที่น้อยลง นอกจากนี้เล็คโตมิคยังผลิตความร้อนทิ้งน้อยมาก ข้อมูลที่ผ่านสายทองแดงก่อให้เกิดความร้อนเหลือทิ้งจำนวนมากซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของชิปแต่ละตัว นี่เป็นปัญหาในศูนย์ข้อมูลซึ่งมีสายทองแดงวิ่งอยู่ภายในและระหว่างเซิร์ฟเวอร์
ในขณะที่กลุ่มวิจัยของ Ram, Stojanovic และ Popovic กำลังทำงานในโครงการ POEM บริษัท ขนาดใหญ่เช่น Intel และ IBM พยายามออกแบบชิปออพติคอลที่ประหยัดค่าใช้จ่ายและปรับขนาดได้ การทำงานร่วมกันซึ่งรวม Sun และ Wade ใช้วิธีอื่น: รวมส่วนประกอบแสงเข้ากับชิปซิลิคอนซึ่งทำขึ้นโดยใช้กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ CMOS แบบดั้งเดิมที่ปั่นให้เป็นชิปสำหรับ pennies Wright-Gladstein กล่าวว่า "นี่เป็นแนวคิดที่รุนแรงในเวลานั้น "CMOS ไม่ให้ความสำคัญกับเลนส์ดังนั้นทหารผ่านศึกในอุตสาหกรรมจึงถือว่าคุณต้องทำการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญเพื่อให้สามารถทำงานได้"
เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงกระบวนการ CMOS นักวิจัยได้มุ่งความสนใจไปที่ส่วนประกอบทางแสงแบบใหม่ซึ่งรวมถึง photodetectors ตัวปรับแสง waveguides และตัวกรองแสงที่เข้ารหัสข้อมูลความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของแสงจากนั้นส่งและถอดรหัส พวกเขาเป็นหลัก "hacked" วิธีดั้งเดิมสำหรับการออกแบบชิปซิลิคอนโดยใช้ชั้นที่มีไว้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการสร้างอุปกรณ์ออพติคอลและทำให้การออกแบบชิปรวมเลนส์ที่มีการกำหนดค่าไว้แน่นหนากว่าเดิมภายในโครงสร้างของชิป
ในปี 2015 นักวิจัยร่วมกับทีมของ Krste Asanovic ที่ UC Berkeley ได้ทำโปรเซสเซอร์ตัวแรกในการสื่อสารโดยใช้แสงและเผยแพร่ผลงานใน ธรรมชาติ ชิปที่ผลิตในโรงงานผลิตของ GlobalFoundries ประกอบด้วยส่วนประกอบแสง 850 ชิ้นและทรานซิสเตอร์ 70 ล้านตัวและทำชิปแบบดั้งเดิมที่ผลิตในสถานที่เดียวกัน
เบื้องหลัง Wright-Gladstein กำลังคิดเกี่ยวกับการค้า ปีก่อนการตีพิมพ์เธอลงทะเบียนเรียนที่ MIT Sloan School of Management โดยเฉพาะเพื่อตอบสนองนักวิจัยด้านพลังงานสะอาด ใช้เวลา 15.366 (Energy Ventures) ซึ่งมุ่งเน้นการใช้เทคโนโลยีด้านความสะอาดของ MIT ในเชิงพาณิชย์เธอได้รับเลือกให้เลือกเทคโนโลยีที่จะนำเข้ามาในห้องเรียน Wright-Gladstein กล่าวว่า "นั่นเป็นข้อแก้ตัวที่สมบูรณ์แบบเพื่อตอบสนองนักวิจัยทุกคนที่ทำวิจัยเกี่ยวกับพลังงาน
จากสระว่ายน้ำขนาดใหญ่ 300 ห้องเธอได้พบกับชิป optoelectronic ของ Ram ซึ่งทำให้ "ฉัน" ออกไป อุตสาหกรรมพลังงานมุ่งเน้นที่นวัตกรรมด้านอุปกรณ์เพื่อประหยัดพลังงานในศูนย์ข้อมูล Wright-Gladstein กล่าวว่า "แต่ไม่ค่อยให้ความสำคัญกับการลดพลังงานลง "ดูเหมือนจะเป็นวิธีที่ดีในการสร้างผลกระทบ"
Wright-Gladstein ได้จัดตั้งทีมในชั้นเรียนเพื่อสร้างแผนธุรกิจและสนามแข่งขัน เธอยังร่วมมือกับซันและเวดในการพูดกับลูกค้าในอุตสาหกรรมที่มีศักยภาพ เมื่อได้รับรางวัล MIT Clean Energy Prize นักเรียนทั้งสามคนเข้ามาในเทคโนโลยีภายใต้ชื่อ OptiBit และได้รับรางวัลใหญ่ทั้งสองรางวัลมูลค่า 275, 000 เหรียญสหรัฐซึ่งเป็นการตัดสินใจที่จะเริ่มเปิดตัว
Wright-Gladstein กล่าวว่า "การมีเงินทุนในช่วงต้นของการจ่ายเงินเดือนให้ตัวเองและต้องเบาะเล็กน้อยก่อนที่จะระดมเงินทุนเพื่อการลงทุนได้ชักชวนให้เราทุกคนลุ่มหลง
การตั้งร้านค้าในซานฟรานซิสโกเริ่มดำเนินการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มอัตราการสื่อสารข้อมูลของเทคโนโลยี ปีที่ผ่านมา GlobalFoundries ได้ให้ความสนใจในนวัตกรรมอย่างต่อเนื่องเหล่านี้และได้ร่วมมือกับการเริ่มต้นซึ่งรวมถึงการระดมทุนที่ไม่ได้เปิดเผย ปีนี้ต้นแบบแรกของ Ayar ควรเข้าถึงศูนย์ข้อมูลของสหรัฐโดยมีกำหนดวางจำหน่ายในปีพ. ศ. 2562
การแก้ปัญหาการป้อนข้อมูลขาเข้าของชิปเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น Ayar รู้สึกตื่นเต้นกับเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่กล่าวมาในด้านทัศนศาสตร์ของเลนส์ไรท์ - กลาสไตน์กล่าว ตัวอย่างเช่นตัวตรวจจับแสงจะใช้ในยานพาหนะที่ขับด้วยตนเองหรือกึ่งอัตโนมัติและอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีราคาแพง การลดต้นทุนการผลิตในขณะที่การเพิ่มกำลังการคำนวณของชิป optoelectronic อาจทำให้เทคโนโลยีเหล่านั้นมีราคาไม่แพงและสามารถเข้าถึงได้มากขึ้น
Wright-Gladstein กล่าวว่า "เรากำลังเริ่มต้นแก้ปัญหาคอขวดในชิปซิลิคอนแบบดั้งเดิม แต่ในท้ายที่สุดเรารู้สึกตื่นเต้นเกี่ยวกับสถานที่ต่างๆที่เทคโนโลยีนี้จะไป" "นี่จะเปลี่ยนความพร้อมใช้งานของเลนส์และวิธีการที่โลกสามารถใช้เลนส์ได้มากกว่าที่เราจะคาดการณ์ได้ในขณะนี้"
