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La competencia en potencia de cálculo de IA ha pasado de comparar el rendimiento de una sola GPU a la capacidad de colaboración de clústeres, y los chips ópticos (en particular, la tecnología VCSEL) se han convertido en la clave para resolver la interconexión eficiente de las GPUs. Chang Ruihua, académica extranjera de la Academia China de Ingeniería, cree que surgirá un gigante en el campo de los chips ópticos similar a NVIDIA, y que las empresas chinas deberían "abrir su propio camino" en lugar de simplemente seguir los pasos de otros. La integración de tecnologías ópticas y electrónicas es la dirección futura, y nuevos productos como los motores ópticos surgirán rápidamente. Aunque la industria tiene ciclos a corto plazo, la tendencia a largo plazo es clara.
1. La potencia de cálculo de IA no se trata solo de acumular GPUs; la capacidad de interconexión es el próximo campo de batalla
Antes, se pensaba que una alta potencia de cálculo de IA significaba tener muchas GPUs o que cada una de ellas tuviera un buen rendimiento. Sin embargo, ahora el entrenamiento de modelos grandes requiere cientos o incluso miles de GPUs trabajando juntas, similar a cuando cientos de personas tienen que mover grandes cajas: si solo hay muchas personas pero no cooperan bien, no será eficiente. En este punto, la "interconexión" (es decir, la transmisión de datos entre las GPUs) se convierte en un cuello de botella. Cuando los cables de cobre transmiten señales a alta velocidad, cualquier distancia considerable (por ejemplo, unos pocos centímetros) provoca una gran pérdida de calidad, similar al sonido que se vuelve borroso al propagarse a larga distancia.
El último sistema de rack NVL72 de NVIDIA coloca los dispositivos de intercambio muy cerca de las GPUs, y Huawei también ha desarrollado clústeres de 1024 tarjetas, ambos con el objetivo de reducir la distancia de transmisión. Chang Ruihua afirma que "la próxima competencia en potencia de cálculo de IA será en gran medida una competencia por la capacidad de interconexión", y los chips ópticos son la solución ideal, ya que las señales ópticas se transmiten rápidamente con poca pérdida, lo que permite que las GPUs "comuniquen sin problemas".
2. Tres enfoques diferentes para los chips ópticos; ¿por qué el VCSEL es tan popular?
Actualmente hay tres enfoques tecnológicos para la interconexión óptica a corta distancia en IA, cada uno con sus ventajas y desventajas:
- EML de silicio: tiene una alta velocidad por canal, pero puede integrar pocos canales y es costoso (similar a un coche deportivo rápido pero que solo lleva a dos personas);
- Micro LED: puede integrar muchos canales, pero la velocidad por canal es lenta y no es compatible con los cables de fibra óptica existentes (similar a un autobús que puede transportar a muchas personas, pero va despacio);
- VCSEL: se encuentra en un punto intermedio: mantiene una buena velocidad y puede formar arreglos bidimensionales (similar a un furgón que es rápido y tiene capacidad para muchos pasajeros), resolviendo el problema de la dificultad de integración a alta velocidad.
El equipo de Chang Ruihua en Boshi Optoelectronics utiliza un diseño de "emisión invertida desde la parte posterior": los electrodos del VCSEL están ubicados en el reverso del chip, lo que no solo resuelve problemas de disipación de calor, sino que también permite integrar más canales. Además, han incorporado tecnología de superficie ultralarga para procesar ópticamente directamente en la parte posterior del chip, eliminando la necesidad de lentes adicionales y ahorrando costos y esfuerzo. Ya han vendido más de 6 millones de VCSEL de alta velocidad.
3. Los chips ópticos tienen sus propias reglas de crecimiento; los motores ópticos se están popularizando
Chang Ruihua señala que los chips ópticos no seguirán la ley de Moore (que duplica el rendimiento cada 18 meses) de los chips electrónicos, sino que tendrán su propia dinámica de expansión. Por ejemplo, en el caso de los LED y las comunicaciones ópticas, se encuentra un parámetro (como la luminosidad o ancho de banda) que puede mejorarse continuamente, lo que impulsa el avance de la industria.
En el futuro, los módulos ópticos tradicionales y desmontables no desaparecerán, ya que son maduros y fáciles de mantener, pero los "motores ópticos" surgirán como una alternativa más pequeña y más cercana a las GPUs, lo que permitirá convertir los datos en señales ópticas más rápidamente y reducir la pérdida de transmisión. En cuanto al cálculo óptico, ella cree que no se trata de reemplazar la electrónica, sino de una colaboración entre ambas tecnologías: la electricidad se encarga de la lógica, el almacenamiento y el control (áreas en las que es más fuerte), mientras que la luz se utiliza para transmisiones de alta velocidad y operaciones paralelas (áreas en las que la luz tiene una ventaja natural). Es como si un chef se encargara de cocinar y un camarero de servir los platos; cada uno cumple con su función de manera más eficiente.
4. Las empresas chinas deben "abrir su propio camino" en el campo de los chips ópticos; ¿por qué Shenzhen es el lugar ideal?
Algunos se preguntan si las empresas chinas deberían seguir los pasos de otros o desarrollar sus propias soluciones. Chang Ruihua responde claramente que "deberían abrir su propio camino". Ella se estableció en Shenzhen en 2021 y en 2023 se unió a la Universidad China de Hong Kong (Shenzhen). Elige Shenzhen por su espíritu de lucha y innovación, así como por un entorno industrial que acepta nuevas tecnologías, lo que ha permitido que empresas como Boshi Optoelectronics implementen rápidamente sus desarrollos. También menciona su propio ejemplo: ha estado investigando los VCSEL durante décadas, motivada por la determinación de "probar una vez más incluso cuando otros dicen que no es posible". Este espíritu de exploración es clave para el avance en el campo de los chips ópticos en China.
5. La industria tiene ciclos, pero la tendencia a largo plazo es positiva; no hay que temer un exceso de capacidad
Algunos temen que haya un exceso de capacidad en la industria de comunicaciones ópticas, pero Chang Ruihua afirma que todas las industrias tienen ciclos, aunque la tendencia a largo plazo es clara: la demanda de ancho de banda sigue aumentando y la interconexión óptica se extenderá a distancias más cortas (por ejemplo, desde las salas de servidores hasta los chips mismos). Las fluctuaciones a corto plazo son como olas; las empresas deben aprender a "manejar estos ciclos", acumulando tecnología en tiempos bajos y aprovechando las oportunidades en tiempos altos.
Su conclusión es que el futuro de los chips ópticos es prometedor. Si se sigue la tendencia, las empresas chinas pueden obtener su parte del mercado en la competencia por la potencia de cálculo de IA.
Esta noticia nos indica que en la era de la IA no solo importan las GPUs; los chips ópticos son una "opción con potencial oculto", y las empresas chinas tienen la oportunidad de convertirse en líderes globales en este campo.