Новый оптический чип увеличивает скорость передачи данных в 20 раз

Концепция ультракомпактных когерентных кремниевых фотонных соединений для центров обработки данных будущего. Автор: Nature Photonics (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01686-1

Искусственный интеллект, такой как ChatGPT, известен своим огромным энергопотреблением. Чтобы решить эту проблему, команда из Центра оптики, фотоники и лазеров (COPL) разработала оптический чип, способный передавать огромные объемы данных с ультравысокой скоростью. Тонкий как человеческий волос, этот чип обеспечивает беспрецедентную энергоэффективность.

Как сообщается в журнале Nature Photonics, технология использует свет для передачи информации. В отличие от традиционных систем, работающих только с интенсивностью света, новый чип также учитывает фазу световой волны.

Добавив новый параметр к сигналу, система достигает невиданных ранее показателей производительности при сохранении миниатюрных размеров. «Мы переходим от 56 гигабит в секунду к 1000 гигабит в секунду», — говорит аспирант Алиреза Гераванд, ведущий автор исследования.

Эквивалент 100 миллионов книг за 7 минут

Исследователи видят огромный потенциал для обучения ИИ-моделей. «При скорости 1000 гигабит в секунду можно передать весь обучающий набор данных — эквивалент более 100 миллионов книг — менее чем за семь минут. Это примерно время, необходимое для приготовления чашки кофе», — добавляет Гераванд. При этом система потребляет всего 4 джоуля энергии — достаточно, чтобы нагреть 1 миллилитр воды на 1 градус Цельсия.

Прорыв стал возможен благодаря микрокольцевым модуляторам — миниатюрным кремниевым устройствам в форме колец, которые манипулируют светом для кодирования информации. Система использует две пары колец: одна работает с интенсивностью, другая — с фазой.

Современные центры обработки данных ИИ используют десятки или даже сотни тысяч процессоров, общающихся между собой подобно нейронам в мозге. Каждый процессор занимает несколько миллиметров, но в совокупности инфраструктура становится огромной, как и потребляемая энергия. «В итоге получается система длиной в километры», — поясняет аспирант. Новая технология позволяет процессорам эффективно обмениваться данными, как если бы они находились в нескольких метрах друг от друга — значительное преимущество в условиях растущего спроса на ИИ.

Технология может появиться на рынке в ближайшие годы. Такие компании, как Nvidia, уже начали использовать микрокольцевые модуляторы, хотя пока только для работы с интенсивностью света.

«Десять лет назад наша лаборатория заложила основы этой технологии. Сегодня мы выводим её на новый уровень. Возможно, через несколько лет промышленность подхватит эту инновацию, и она войдет в повседневную практику», — заключает Гераванд.

В исследовании также участвовали Зибо Чжэн, Фаршид Шатери, Симон Левассёр, Лесли А. Раш и Вэй Ши.

Дополнительная информация: Alireza Geravand et al, Ultrafast coherent dynamics of microring modulators, Nature Photonics (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01686-1

Источник: Университет Лаваля