Comment l’industrie informatique pourrait-elle évoluer face aux exigences croissantes en matière de performance et d’efficacité énergétique ? La réponse pourrait bien se trouver dans l’utilisation de la lumière pour le calcul, une approche qui gagne en intérêt et en investissement. Cette semaine, une nouvelle entreprise basée en Californie a annoncé son entrée dans le secteur avec une technologie prometteuse.
Opticore, une nouvelle entreprise de calcul photonique, a officialisé son lancement et obtenu son premier financement. Basée à Fremont, en Californie, Opticore vise à adapter les centres de données et l’intelligence artificielle grâce à une approche innovante du calcul photonique.
La startup développe des unités de traitement optique (OPU) qui exécutent les mêmes tâches computationnelles que les GPU, mais en utilisant la lumière et des guides d’ondes au lieu de composants électriques. Cette méthode permet des calculs à des coûts énergétiques inférieurs de plusieurs ordres de grandeur et à des vitesses d’horloge plus élevées.
Les avantages de cette technologie
« L’ère du calcul avec la lumière est arrivée grâce à la technologie d’Opticore. Leur architecture surmonte les goulots d’étranglement de la mémoire dans l’électronique CMOS et permet le traitement de milliards de paramètres sur une seule puce en utilisant 100 fois moins d’énergie. Leurs puces sont fabriquées par des procédés de fonderie standard. Ce financement leur permet de construire une puce beaucoup plus grande », ont déclaré les deux cofondateurs Zaijun Chen et Ryan Hamerly.
Alors que la photonique devient indispensable dans les centres de données pour la communication entre puces, le calcul par la lumière pourrait maximiser son potentiel pour les superordinateurs de prochaine génération, efficaces sur le plan énergétique.
Les limites inhérentes à l’électronique CMOS proviennent des propriétés fondamentales des matériaux. Lorsqu’ils passent de l’état « éteint » à l’état « allumé », les transistors sont pénalisés, à l’instar de la conduite d’une voiture en mode « stop-start ». Lorsqu’ils sont allumés, ils ne conduisent pas parfaitement et continuent à dissiper de l’énergie sous forme de chaleur. Opticore résout ce problème en utilisant d’autres propriétés fondamentales, celles de la lumière.
- Éliminer les goulets d’étranglement en matière de performance grâce à la photonique : En s’appuyant sur des puces photoniques qui résolvent le problème des entrées-sorties de données, Opticore permet un transfert de données plus rapide, une plus grande bande passante et une reprogrammabilité en temps réel, ce qui en fait la solution idéale pour les tâches exigeantes d’apprentissage de l’IA.
- Efficacité énergétique inégalée : Les puces photoniques d’Opticore transmettent des données et calculent directement en utilisant la lumière, ce qui ne nécessite pratiquement aucune dissipation d’énergie dans les communications de données. Il en résulte un calcul économe en énergie sans les frais de refroidissement généralement associés aux systèmes CMOS. Cet argument aurait été valable pour d’autres systèmes optiques, mais malheureusement, ces systèmes sont loin d’être accessibles en raison de la taille importante des puces et du coût énergétique de la conversion électro-optique dans les E/S. Ces goulets d’étranglement ont été récemment surmontés grâce à la mise en place d’un système d’échange de données. Ces goulets d’étranglement ont été surmontés récemment grâce à l’architecture unique de mappage temporel d’Opticore.
- Faible risque de fabrication : contrairement aux processus CMOS de pointe (taille des caractéristiques < 5 nm), qui sont coûteux et difficiles à mettre à l’échelle, les puces photoniques d’Opticore sont construites sur des nœuds de semi-conducteurs matures et éprouvés (taille des caractéristiques > 28 nm). Cette approche nous permet d’augmenter rapidement la production de manière rentable sans avoir à recourir à de nouveaux processus de fabrication complexes et coûteux. Opticore peut fournir des solutions informatiques de haute performance plus rapidement et à un prix plus abordable, tout en tirant parti de l’infrastructure de fabrication de semi-conducteurs existante.
- Mise à l’échelle efficace : En utilisant le multiplexage temporel dans son architecture algorithmique, Opticore peut améliorer la vitesse de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux architectures optiques historiques – jusqu’à un million de fois plus rapide.
Cela permet un changement de paradigme en termes de puissance de calcul et d’efficacité énergétique. L’image ci-dessous compare les performances d’Opticore à celles des GPU et TPU de pointe existants, soulignant les avantages significatifs de ce changement avec des améliorations de près de 100 fois en termes d’efficacité énergétique et de 100 fois en termes de densité de calcul, avec une possibilité de 100 fois supplémentaires pour une amélioration de près de 10 000 fois en termes d’efficacité énergétique et de densité de calcul.
« Je n’avais jamais vu une architecture de calcul aussi intelligente. La technologie d’Opticore avec l’optique co-emballée représente la solution pour un calcul AI évolutif », a ajouté le professeur Mengjie Yu, cofondateur d’Opticore et professeur à l’Université de Californie à Berkeley.
Impact sur l’intelligence artificielle
« Les modèles d’IA sont limités par la puissance des superordinateurs actuels. Il n’est simplement pas économiquement viable de former des modèles beaucoup plus grands. Cette technologie pourrait permettre de passer directement à des modèles d’apprentissage automatique qui seraient autrement hors de portée dans un avenir proche », a souligné le professeur Dirk Englund, conseiller chez Opticore, lors d’un entretien avec MIT News.
Le tour de financement a été mené par Alex Turnbull de Sagax Capital et Karan Danthi de Jetha Global, deux investisseurs reconnus dans le domaine de la technologie profonde. Il a également été soutenu par Dorjee Sun de Bioeconomy, un investisseur axé sur le climat, parmi d’autres.
« L’équipe d’Opticore a tracé un chemin vers un état du monde où le calcul haute performance, les objectifs climatiques et la sécurité des chaînes d’approvisionnement sont totalement compatibles. Ils ont réalisé cela avec une approche nouvelle et créative sur des plateformes existantes qui peuvent être fabriquées aux États-Unis, en Europe et à Singapour », a affirmé pour sa part Alex Turnbull de Sagax Capital.
« Chez Jetha Global, notre recherche approfondie montre que l’optique jouera un rôle important dans l’évolution des centres de données, en commençant par transformer la couche de connexion et en s’étendant éventuellement aux xPUs », a conclu Karan Danthi, Directeur des investissements chez Jetha Global.
Légende illustration : Les puces d’Opticore sont fabriquées à l’aide de services de fonderie standard, avec des composants opto-électroniques empilés et des HBM hypercollés. La startup du MIT promet « une informatique abondante, propre et sûre pour l’avenir ». Photo : Opticore.
Source : Opticore
