Một bước tiến đột phá trong điện toán quang học, tận dụng siêu vật liệu, hứa hẹn mang đến các máy gia tốc suy luận AI tiết kiệm điện cho các trung tâm dữ liệu. Mặc dù điện toán quang học dựa trên quang tử silicon đã được một số các công ty khởi nghiệp về máy gia tốc AI áp dụng thương mại, nhưng khả năng mở rộng của nó vẫn là một thách thức lớn, cản trở việc áp dụng rộng rãi.

Những hạn chế xuất phát từ hạn chế về kích thước của các thành phần như giao thoa kế Mach-Zehnder (MZI), cản trở mật độ tính toán. Do đó, công nghệ điện toán trong bộ nhớ, công nghệ then chốt để giảm tắc nghẽn truy cập bộ nhớ, phải đối mặt với những hạn chế trong việc phát huy hết tiềm năng của nó do mảng tính toán nhỏ hơn. Hạn chế này đòi hỏi phải chia các ma trận lớn thành các phần nhỏ hơn, tăng cường các yêu cầu truy cập bộ nhớ.

Hơn nữa, việc không thể mở rộng quy mô thành các mảng điện toán lớn do kích thước của MZI làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng và tốc độ mà điện toán analog hứa hẹn. Các vấn đề như phân bổ điện năng không đồng đều trên các chip lớn càng làm tăng thêm những thách thức vốn có của quang tử silicon.

Bước vào siêu vật liệu, một công nghệ đột phá tiên phong tại Đại học Duke, mang đến giải pháp biến đổi. Neurophos, một công ty khởi nghiệp đi đầu trong đổi mới này, đang tận dụng siêu vật liệu trong điện toán quang học và bộ điều biến quang học, với các thành phần nhỏ hơn đáng kinh ngạc 8.000 lần so với MZI dựa trên silicon-photonics truyền thống. Bước đột phá này cho phép hiện thực hóa mảng điện toán trong bộ nhớ có quy mô megabyte, khắc phục những hạn chế do mảng điện toán nhỏ hơn đặt ra.

Phương pháp tiếp cận dựa trên siêu vật liệu của Neurophos sử dụng các bộ cộng hưởng bước sóng sâu, được tổng hợp để cung cấp dải động đáng kể mà không bị ảnh hưởng bởi độ nhạy nhiệt độ. Sự đổi mới này là một cuộc cách mạng hóa điện toán quang học bằng cách tích hợp liền mạch siêu vật liệu với quang tử silicon trong cấu hình đóng gói 2,5D, tận dụng hiệu quả sức mạnh của cả hai công nghệ.

Hệ thống chiếu quang học mới do Neurophos phát minh tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền dữ liệu hiệu quả giữa khuôn siêu âm và khuôn quang tử silicon, vượt qua các thách thức như chênh lệch phân bổ điện năng và các mối lo ngại về tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu. Bằng cách kết hợp tốc độ của quang tử silicon với mật độ siêu vật liệu, Neurophos đặt mục tiêu khai thác toàn bộ tiềm năng của cả hai công nghệ trong việc cách mạng hóa khả năng tăng tốc suy luận AI cho các trung tâm dữ liệu.

Là một công ty con của Đại học Duke và vườn ươm siêu vật liệu Metacept, Neurophos đã đảm bảo được nguồn tài trợ đáng kể để phát triển chip gia tốc AI quang học dựa trên siêu vật liệu của mình. Với các chip thử nghiệm dự kiến ​​phát hành vào mùa hè, Neurophos sẵn sàng dẫn đầu ranh giới tiếp theo trong điện toán quang học, cung cấp các giải pháp mang tính biến đổi để tăng tốc suy luận trung tâm dữ liệu.