Российские разработчики рассматривают фотонные вычислители как специализированную альтернативу графическим процессорам в отдельных задачах искусственного интеллекта

К такому выводу пришли участники круглого стола по развитию фотонных вычислений

О полноценной замене GPU пока речи не идет: предполагается гибридная архитектура, в которой оптика будет выполнять наиболее подходящие ей операции, а остальные задачи останутся за электронной частью

Одним из основных элементов такой системы может стать фотонное матричное ядро. Его планируют использовать для инференса нейросетей, обработки сигналов и некоторых задач оптимизации. При этом фотонный вычислитель должен работать совместно с электронной памятью и контроллерами, источниками света и преобразователями оптических и электрических сигналов. Для создания законченных решений также потребуются собственные технологии корпусирования и тестирования, программный стек

Одно из главных преимуществ фотоники для России разработчики видят в менее жестких требованиях к производственным техпроцессам. Ключевые элементы кремниевых фотонных схем можно создавать по нормам 90–45 нм — это сильно контрастирует с современными GPU, которые производятся по нормам 3-6 нм. Электронную управляющую часть при этом можно выпускать отдельно и объединять с фотонным кристаллом в одной гибридной сборке

Такой подход рассматривается как один из вариантов развития ИИ-вычислений в условиях ограниченного доступа к передовым зарубежным GPU и производственным технологиям уровня 3–6 нм. За рубежом фотоника уже применяется для высокоскоростной передачи данных в ИИ-кластерах. Полноценные фотонные вычислительные модули, по оценке представителей «Элемента», могут начать выходить на рынок в 2028–2029 годах

Разработчики подобных решений заявляют о потенциальном более чем десятикратном преимуществе по энергоэффективности перед традиционными GPU. При этом в «Элементе» отмечают, что такие показатели пока в основном приводятся самими разработчиками

В России уже формируется необходимая производственная база. В Москве работает специализированный центр разработки и производства фотонных интегральных схем, а Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН занимается планарной фотоникой, в том числе технологиями на основе нитрида кремния. «Лазерный центр» совместно с Академическим университетом имени Алферова также разработал серийную установку безмасковой лазерной литографии для производства экспериментальных и мелкосерийных устройств

Исследования ведутся и в Сбере. Специалисты компании определяют, какие операции нейронных сетей целесообразно переносить на оптику, а какие эффективнее выполнять с помощью классической электроники. Первые прототипы оптических вычислителей уже созданы

Следующим этапом должно стать создание полноценной технологической экосистемы. Разработчикам потребуются отечественные библиотеки фотонных элементов, а также возможность размещать проекты нескольких команд на одной полупроводниковой пластине. Московскому центру фотоники предстоит также освоить германиевые фотодетекторы, лазеры, компоненты на основе ниобата лития, а также технологии сборки, корпусирования и автоматизированного тестирования

К 2027 году разработчики планируют сформулировать требования к фотонному вычислителю, который можно будет передать в производство. На 2028–2029 годы намечена опытная эксплуатация такого модуля. К этому времени разработчики рассчитывают продемонстрировать реальную вычислительную задачу, в которой российский фотонный ускоритель покажет измеримое преимущество перед традиционным GPU

📸 Наука. рф

Макс | Телеграм