Grafické procesory a další čipy používané pro trénink umělé inteligence v datových centrech komunikují prostřednictvím speciálních propojení.
Tato propojení však mají omezenou šířku pásma, což omezuje výkonnost tréninku AI. Průzkum z roku 2022 zjistil, že vývojáři AI mají obvykle problém využít více než 25 % kapacity GPU.
Podle Viveka Raghunathana, generálního ředitele a spoluzakladatele startupu Xscape Photonics, by jedním z řešení mohly být nové propojovací kabely s mnohem větší šířkou pásma. Tajnou omáčkou je podle něj křemíková fotonika: materiál na bázi křemíku, který manipuluje se světlem pro přenos dat.
„Xscape vytvořil platformu, která udržitelným způsobem propojuje různé výpočetní prvky a zároveň nabízí nejvyšší možný výkon,“ uvádí Raghunathan . „Jádro škálování této platformy spočívá v energeticky úsporných a nákladově efektivních systémech, které v oboru zatím neexistují.“
Společnost Xscape sídlí v Santa Claře v srdci Silicon Valley, ale její kořeny sahají do laboratoře Kolumbijské univerzity, kde tři profesoři – Alexander Gaeta, Keren Bergman a Michal Lipson – vynalezli techniku, o níž se domnívali, že by se dala použít k přenosu terabajtů dat prostřednictvím světla.
Trojice založila společnost Xscape v roce 2022 poté, co do ní přibrala Raghunathana a Yoshitomo Okawachiho, laserového inženýra a Gaetova dlouholetého kolegu. Raghunathan přišel ze společnosti Broadcom, kde pomáhal založit tým křemíkové fotoniky, a ze společnosti Intel, kde byl manažerem pro křemíkové fotonické produkty.
Tradiční propojení se skládá z kovových vodičů, které přenášejí data ve formě elektrických signálů.
Propojení na bázi kovu vyžadují hodně energie – a vytvářejí hodně tepla. Jejich šířka pásma je omezena vodivostí jejich média. A v datových centrech s optickými vlákny mezi komponentami se musí elektrická data propojení převádět na optická a zpět, což přináší zpoždění.
Křemíková fotonika, jako je ta od společnosti Xscape, naproti tomu odebírá minimum energie a produkuje zanedbatelné množství tepla.
„V minulosti jsme optickou komunikaci používali především pro dálkové optické systémy,“ řekl Raghunathan. „Ale nedávný pokrok umožňuje integraci optiky na čipu – v podobě křemíkové fotoniky – a přenesení optického rozhraní z elektronické roviny do optické roviny až do čipu.“
Prvním produktem společnosti Xscape je programovatelný laser pro napájení optických propojení datových center, konkrétně propojení mezi grafickými procesory, čipy umělé inteligence a paměťovým hardwarem. Laser může využívat různé barvy světla (tj. vlnové délky) k přenosu více datových toků po stejném spoji bez rušení, tvrdí Raghunathan.
„Elektrické systémy hustě na sebe nabalené mají tendenci vytvářet přeslechy, rušení a další problémy,“ řekl. „V optické oblasti však mohou být data modulována v různých barvách, vlnových délkách nebo kanálech a všechna se mohou šířit společně v rámci jednoho vedení nebo vlákna – a vzájemně se neruší.“
Za předpokladu, že technologie funguje tak, jak je inzerováno, stojí Xscape před stejnou výzvou jako většina začínajících hardwarových firem: vyrábět a prodávat své produkty ve velkém. Možnou výhodou oproti fotonickým konkurentům, jako jsou Ayar Labs a Celestial AI, je, že lasery společnosti Xscape lze vyrábět na stejných zařízeních, která se používají k výrobě mikroelektroniky v telefonech a noteboocích.
První generace laseru dokáže vyzařovat pouze čtyři až 16 barev. Společnost Xscape však již plánuje vylepšené verze, které budou schopny vyzařovat až 128 barev.
Společnost Xscape uvádí, že „aktivně jedná“ s deseti zákazníky pro potenciální nasazení, od prodejců až po hyperskalátory – a že získala finanční prostředky od společností Cisco a Nvidia, jejichž rizikové složky investovaly do nedávného kola série A ve výši 44 milionů dolarů.
Investice nejsou strategické, což znamená, že tyto společnosti nejsou v současné době zákazníky. Raghunathan však poznamenává, že Cisco je jedním z největších prodejců optických síťových komponent na světě.
„Odráží to důvěru společností Cisco a Nvidia v hodnotu, kterou do tohoto ekosystému přinášíme,“ řekl Raghunathan.
Poslední kolo financování vedla společnost IAG Capital Partners a díky němu společnost získala celkem 57 milionů dolarů. Raghunathan říká, že získané prostředky budou použity na rozšíření týmu 24 lidí společnosti Xscape a na rozšíření výroby laserů a souvisejících fotonických technologií.
„Financování umožní společnosti Xscape posunout hranice naší platformy a integrovat ji se simulacemi, vysoce výkonnými výpočty a softwarem umělé inteligence, abychom pomohli zákazníkům ve všech odvětvích posunout jejich inovace do nových výšin,“ řekl Raghunathan.
Společnost Xscape má rozhodně co dělat. Kromě společností Ayar a Celestial firma soupeří s Intelem na trhu křemíkové fotoniky v hodnotě několika miliard dolarů. Intel tvrdí, že od roku 2016 dodal více než 8 miliard fotonických čipů a 3,2 milionu laserů na čipu.
