**Fachwissenschaftler auf dem Gebiet der Kreativen Technologie sprechen – Chang Ruihua: In Zukunft wird es ein „Nvidia im Bereich der Lichtchips“ geben**

Zusammenfassung der Kerninhalte

Der Wettbewerb um die Rechenleistung von KI hat sich von der Vergleichbarkeit der Leistung einzelner GPUs auf die Fähigkeit von Clustern zur gemeinsamen Arbeit verlagert. Lichtchips – insbesondere die VCSEL-Technologie – haben sich als Schlüssel zur effizienten Vernetzung von GPUs erwiesen. Chang Ruihua, ausländisches Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften, ist der Ansicht, dass es in dem Bereich der Lichtchips sicherlich Giganten wie Nvidia geben wird. Chinesische Unternehmen sollten ihren eigenen Weg gehen und nicht einfach nur folgen. Die Kombination von Optik und Elektronik ist die zukünftige Richtung; neue Produktformen wie Lichtmotoren werden sich schnell durchsetzen. Der Markt weist kurzfristig Schwankungen auf, doch der langfristige Trend ist klar.

1. KI-Rechenleistung bedeutet nicht nur die Anzahl von GPUs – die Vernetzungsfähigkeit ist das nächste Schlachtfeld

Früher dachte man, dass eine starke KI-Rechenleistung auf einer großen Anzahl hochleistungsfähiger GPUs sowie der guten Leistung einzelner GPUs beruht. Heute sind jedoch Hunderte oder sogar Tausende von GPUs für den Training großer Modelle erforderlich – ähnlich wie bei der Bewegung großer Kisten, bei der viele Menschen nicht viel ausrichten können, wenn sie nicht gut zusammenarbeiten. In diesem Zusammenhang wird die „Vernetzung“ (die Datenübertragung zwischen GPUs) zu einem Engpass: Bei der Übertragung hochgeschwindiger Signale über Kupferleiter kommt es bereits bei geringen Entfernungen (zum Beispiel einigen Dezimetern) zu erheblichen Verlusten, ähnlich wie wenn man aus der Ferne spricht und die Stimme verblasst.

Nvidias neuestes NVL72-System platziert die Switchgeräte direkt neben den GPUs, und Huawei hat einen Cluster mit 1024 Karten entwickelt – beides zur Verkürzung der Übertragungswege. Chang Ruihua sagt: „Der nächste Wettbewerb um die KI-Rechenleistung wird zu einem großen Teil auf der Vernetzungsfähigkeit ausgerichtet sein.“ Lichtchips sind das „Wundermittel“, um dieses Problem zu lösen, da sie schnelle und verlustarme Datenübertragungen ermöglichen und so eine reibungslose Kommunikation zwischen GPUs sicherstellen.

2. Drei Technologien für die kurze Distanz-Vernetzung von Lichtchips – warum sind VCSEL besonders gefragt?

Derzeit gibt es drei technische Ansätze für die kurze Distanz-Vernetzung mit Lichtchips, jeder mit eigenen Vor- und Nachteilen:

• Silicon Photonics (EML): Die Übertragungsgeschwindigkeit pro Kanal ist sehr hoch, aber die Anzahl der integrierbaren Kanäle ist begrenzt und die Kosten sind hoch.
• Micro LEDs: Sie können viele Kanäle integrieren, doch die Geschwindigkeit pro Kanal ist niedrig und sie sind nicht kompatibel mit herkömmlichen Glasfaserkabeln.
• VCSELs: Sie liegen genau dazwischen – sie bieten eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit und können in zweidimensionale Arrays eingebaut werden, was das Problem der schwierigen Integration bei hohen Geschwindigkeiten löst.

Das Team von BoSheng Optoelectronics verwendet ein „umgekehrtes Rückstrahlverfahren“, bei dem die Elektroden der VCSELs auf der Rückseite des Chips platziert sind; dadurch wird das Kühlproblem gelöst und mehr Kanäle integriert werden können. Zudem wurde die Suprasurface-Technologie eingesetzt, um die optische Verarbeitung direkt auf der Chiprückseite durchzuführen – ohne zusätzliche kleine Linsen, was Kosten und Aufwand spart. Bisher wurden bereits mehr als 6 Millionen hochgeschwindige VCSELs verkauft.

3. Lichtchips folgen ihren eigenen Wachstumsgesetzen – Lichtmotoren werden populär

Chang Ruihua betont, dass Lichtchips nicht dem Mooreschen Gesetz der Elektronikchips folgen werden (d.h. die Leistung alle 18 Monate verdoppelt), sondern ihre eigenen Wachstumsmechanismen haben. Beispiele hierfür sind LEDs und optische Kommunikationstechnologien, bei denen stets Parameter gefunden werden, die kontinuierlich verbessert werden können (z.B. Helligkeit, Bandbreite). Die Industrie wird sich daher weiterentwickeln.

Herkömmliche steckbare Lichtmodule werden nicht verschwinden, da sie ausgereift und wartungsfreundlich sind – jedoch werden „Lichtmotoren“ an Bedeutung gewinnen. Sie können als kleinere, näher am GPU positionierte „Mini-Lichtmodule“ verstanden werden, die die Datenübertragung beschleunigen und Verluste reduzieren.

Was die optische Rechenverarbeitung angeht, so glaubt sie nicht, dass Licht Elektrik ersetzen wird, sondern dass es zu einer „Aufteilung der Aufgaben“ kommt: Die Elektronik ist für Logik, Speicher und Steuerung zuständig (diese sind ihre Stärken), während Licht für die schnelle Datenübertragung und parallele Berechnungen eingesetzt wird – ähnlich wie Köche für das Kochen und Kellner für das Servieren; so arbeiten alle effizienter zusammen.

4. Chinesische Lichtchips sollten ihren eigenen Weg gehen – warum ist Shenzhen der richtige Ort?

Es wird gefragt, ob chinesische Unternehmen folgen oder ihren eigenen Weg gehen sollen. Chang Ruihua sagt eindeutig: „Natürlich sollte man seinen eigenen Weg gehen.“ Sie hat 2021 in Shenzhen Fuß gefasst und 2023 an der Chinese University of Hong Kong (Shenzhen) angefangen zu arbeiten. Der Grund für ihre Wahl war die dortige „Kultur des Kampfes und der Innovation sowie eine industrielle Umgebung, die neue Technologien aufnimmt“ – beispielsweise ermöglicht es BoSheng Optoelectronics in Shenzhen, seine Technologie schnell zu implementieren.

Sie gibt auch ihr eigenes Beispiel: Ihre Forschung an VCSELs dauert bereits seit Jahrzehnten; ihre Motivation ist der Wille, trotz negativer Meinungen immer wieder neu zu versuchen. Diese explorative Haltung ist entscheidend für Durchbrüche in der chinesischen Lichtchip-Industrie.

5. Der Markt weist Schwankungen auf – aber der langfristige Trend ist positiv; Überkapazitäten sind kein Problem

Es gibt Bedenken, dass es zu Überkapazitäten in der optischen Kommunikationsindustrie kommen könnte. Chang Ruihua betont, dass alle Branchen Schwankungen aufweisen, aber der langfristige Trend klar ist: Die Nachfrage nach Bandbreite steigt stetig, und die Lichtvernetzung wird sich auf immer kürzere Distanzen ausdehnen (z.B. von Rechenzentren direkt zu den Chips). Kurzfristige Schwankungen sind wie Wellen – Unternehmen sollten lernen, diese zu bewältigen (z.B. in Zeiten des Niedergangs Technologien zu entwickeln und in Zeiten des Aufschwungs Chancen zu ergreifen).

Ihr Fazit: Die Zukunft der Lichtchips ist klar; indem man dem Trend folgt, kann man am Wettbewerb um die KI-Rechenleistung teilhaben.

Diese Nachricht zeigt uns, dass es in der Ära der KI nicht nur um GPUs geht – Lichtchips sind ein verborgenes „Potenzial“. Chinesische Unternehmen haben die Chance, in diesem Bereich zu globalen Führern zu werden.