Dirbtinio intelekto sistemų plėtra atsimušė į fizinę sieną – tradiciniai variniai laidai nebegali užtikrinti reikiamo duomenų pralaidumo tarp procesorių. Silicio fotonika, duomenis perduodanti šviesos impulsais, tampa pagrindiniu sprendimu, tačiau jos pritaikymas reikalauja visiškai kitokių gamybos procesų nei įprastų lustų.
Kur čia nauda
Šiuolaikiniai dirbtinio intelekto (DI) mokymo modeliai reikalauja milžiniško duomenų srauto tarp atminties ir skaičiavimo vienetų. Pavyzdžiui, HBM3 (High Bandwidth Memory 3) atminties technologija pasiekia apie 36 terabaitus per sekundę, tačiau tik 5 milimetrų atstumu. Kai atstumas didėja, variniai laidai tampa kliūtimi, ribojančia klasterio dydį iki 72–144 vienetų. Silicio fotonika šią ribą peržengia, leisdama duomenis perduoti šviesa, kas drastiškai sumažina energijos sąnaudas ir vėlinimą.
Technologija nėra nauja – terminas „fotonika“ naudojamas nuo septintojo dešimtmečio, kai lazeriai pradėjo keisti elektroninius komponentus. Tačiau tik dabar, esant kritiniam DI poreikiui, ji tampa pramoniniu standartu. Nature žurnale publikuoti tyrimai rodo, kad tokie sprendimai kaip CPO (Co-Packaged Optics – optika, integruota tiesiai į lusto pakuotę) ir OCS (Optical Circuit Switches – optiniai grandynų jungikliai) yra būtini norint išlaikyti šiuolaikinių DI sistemų lankstumą.
1,3 milijardo dolerių įsipareigojimas
Rinkos lyderiai jau investuoja milžiniškas sumas. Tower Semiconductor 2026 metų gegužę paskelbė apie 3 milijardų dolerių vertės plėtros projektą Japonijoje, kurio tikslas – masinė silicio fotonikos gamyba. Įmonė jau pasirašė 1,3 milijardo dolerių vertės sutartis 2027 metams ir surinko 290 milijonų dolerių avansinių įmokų iš klientų, norinčių užsitikrinti gamybos pajėgumus. 2028 metų įsipareigojimai apibūdinami kaip „žymiai didesni“.
Detalių mažai. Nors Tower Semiconductor pabrėžia, kad šis projektas yra „Track 1“ plėtra, apimanti Arai gamyklos konversiją ir Fab 7 pajėgumų maksimizavimą, gamybos procesas išlieka sudėtingas. Tai nėra tiesioginis perėjimas nuo senų technologijų – tai visiškai naujas inžinerinis iššūkis, reikalaujantis kitokios litografijos ir medžiagų valdymo.
Konkurentai lieka užnugaryje
Nepriklausoma 2026 metų pradžios analizė rodo, kad Tower Semiconductor konkurentai, tokie kaip UMC, GlobalFoundries ir STMicroelectronics, šioje srityje vis dar atsilieka. Silicio fotonikos integrinių grandynų gamyba reikalauja specifinės patirties, kurios įprastų lustų gamintojai neturi. Tower Semiconductor atstovai pabrėžė, kad jų pasirinktas kelias leidžia išvengti „žaliojo lauko“ (greenfield) kvalifikacijos ar gamyklų perkėlimo ciklų, kurie reikalauja daugybės mokymosi iteracijų.
Čia ir rizika. Nors fotonika žada proveržį, gamybos mastelis yra didžiausias stabdis. Skirtingi gamintojai naudoja skirtingus požiūrius – nuo indžio fosfido iki silicio ant izoliatoriaus.
Šviesos valdymas bangolaidžiuose
Moksliniai tyrimai nestovi vietoje. Naujausi arXiv duomenys rodo, kad mokslininkai jau demonstruoja integruotų bangolaidžių masyvus, kurie vienu metu atlieka spektrinį filtravimą ir šviesos nukreipimą. Šis dizainas remiasi analogija tarp Hamiltono operatoriaus evoliucijos ir šviesos sklidimo, leidžiančia valdyti duomenų srautus su minimaliais parametriniais moduliavimais.
Tai reiškia, kad ateityje duomenų centrai taps ne tik elektriniais, bet ir optiniais tinklais. Per artimiausius metus pamatysime, ar šie laboratoriniai pasiekimai taps komerciniais produktais, kurie pakeis dabartinę „varinę“ architektūrą. Jei gamintojams pavyks išspręsti gamybos mastelio problemas, duomenų perdavimo pralaidumas nebebus pagrindinis DI plėtros stabdys. Kol kas tai – brangus, bet būtinas inžinerinis žaidimas.
