Máy tính dùng ánh sáng thay điện để tăng tốc xử lý: Các công ty được đầu tư lớn

Các công ty khởi nghiệp máy tính sử dụng ánh sáng đã giải quyết được thách thức kỹ thuật của việc sử dụng photon trong chip đang nhận được nguồn vốn lớn.

Trong ví dụ mới nhất, Ayar Labs, công ty khởi nghiệp phát triển công nghệ có tên quang tử silicon, hôm 26.4 cho biết đã huy động được 130 triệu USD từ các nhà đầu tư, trong đó có tập đoàn chip khổng lồ Nvidia.

Trong khi chip silicon dựa trên bóng bán dẫn đã tăng sức mạnh tính toán theo cấp số nhân trong nhiều thập kỷ qua khi các bóng bán dẫn đạt đến chiều rộng của một số nguyên tử, việc thu nhỏ chúng hơn nữa là một thách thức. Thật khó để tạo ra một thứ gì đó quá nhỏ mà khi chúng nhỏ đi, các tín hiệu có thể xuất hiện giữa chúng.

Việc áp dụng định luật Moore đang chậm lại, thúc đẩy ngành công nghiệp tìm kiếm các giải pháp mới để xử lý nhu cầu tính toán trí tuệ nhân tạo (AI) ngày càng nặng nề.

Được phát hiện vào năm 1965 bởi đồng sáng lập Intel - Gordon Moore, định luật Moore đã trở thành quy tắc cho sự tiến bộ của công nghệ bán dẫn. Theo định luật này, lượng bóng bán dẫn (transistor) trên một con chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 2 năm, trong khi mức năng lượng tiêu thụ giảm đi một nửa.

Theo công ty dữ liệu PitchBook, năm ngoái các công ty khởi nghiệp về quang tử silicon đã huy động được hơn 750 triệu USD, tăng gấp đôi so với 2020. Năm 2016, con số đó là khoảng 18 triệu USD.

Quang tử silicon là nghiên cứu và ứng dụng của các hệ thống quang tử sử dụng silicon làm phương tiện quang học. Silicon thường được tạo mẫu với độ chính xác dưới micromet, thành các thành phần vi âm.

Giám đốc điều hành Ayar Labs - Charles Wuischpard nói với Reuters trong một cuộc phỏng vấn: “AI đang phát triển nhanh chóng và chiếm lĩnh các phần lớn của trung tâm dữ liệu. Thách thức về chuyển động dữ liệu và tiêu thụ năng lượng trong chuyển động dữ liệu đó là một vấn đề lớn”.

Thách thức là nhiều thuật toán máy học lớn có thể sử dụng hàng trăm hoặc hàng ngàn con chip để tính toán, và có sự tắc nghẽn về tốc độ truyền dữ liệu giữa các con chip hoặc máy chủ sử dụng các phương pháp điện hiện nay.

Ánh sáng đã được sử dụng để truyền dữ liệu qua cáp quang, bao gồm cả cáp dưới biển, trong nhiều thập kỷ, nhưng việc đưa nó lên cấp độ chip rất khó vì các thiết bị dùng để tạo ra ánh sáng hoặc điều khiển nó không dễ thu nhỏ như bóng bán dẫn.

Brendan Burke, nhà phân tích công nghệ mới nổi cấp cao của PitchBook, hy vọng quang tử silicon sẽ trở thành phần cứng phổ biến trong các trung tâm dữ liệu vào năm 2025 và ước tính thị trường sẽ đạt 3 tỉ USD vào thời điểm đó, tương tự như quy mô thị trường của thị trường chip đồ họa AI vào 2020.

Ngoài kết nối chip bán dẫn, các công ty khởi nghiệp sử dụng quang tử silicon để xây dựng máy tính lượng tử, siêu máy tính và chip cho ô tô tự lái cũng đang gây quỹ lớn.

PsiQuantum đã huy động được khoảng 665 triệu USD cho đến nay, dù lời hứa về việc máy tính lượng tử sẽ thay đổi thế giới vẫn còn nhiều năm nữa.

Lightmatter, công ty xây dựng bộ xử lý sử dụng ánh sáng để tăng tốc khối lượng công việc AI trong trung tâm dữ liệu, đã huy động được tổng cộng 113 triệu USD và sẽ phát hành chip của mình vào cuối năm nay rồi thử nghiệm với khách hàng ngay sau đó.

Luminous Computing, công ty khởi nghiệp xây dựng siêu máy tính AI sử dụng quang tử silicon do Bill Gates hậu thuẫn, đã huy động được tổng cộng 115 triệu USD.

Không chỉ các công ty khởi nghiệp thúc đẩy công nghệ này tiến lên. Các nhà sản xuất chất bán dẫn cũng đang chuẩn bị sử dụng công nghệ chế tạo chip quang tử silicon của họ.

Amir Faintuch, Trưởng bộ phận Máy tính và Cơ sở hạ tầng có dây của công ty GlobalFoundries (Mỹ), nói sự hợp tác với PsiQuantum, Ayar và Lightmatter giúp xây dựng một nền tảng sản xuất quang tử silicon cho những người khác sử dụng. Nền tảng này đã được ra mắt vào tháng 3.2022.

Peter Barrett, người sáng lập công ty đầu tư mạo hiểm Playground Global, nhà đầu tư vào Ayar Labs và PsiQuantum, tin tưởng vào triển vọng dài hạn của quang tử silicon để tăng tốc độ máy tính, nhưng cho biết đó là một con đường dài phía trước.

Ông nói: “Điều mà những người của Ayar Labs làm rất tốt là họ đã giải quyết được vấn đề kết nối dữ liệu với nhau cho hiệu suất tính toán cao truyền thống. Song sẽ mất một thời gian nữa trước khi chúng ta có máy tính sử dụng ánh sáng thuần túy cho các hệ thống phi lượng tử".