Ein optischer KI-Beschleuniger, der in normale Silizium-Chips integriert werden kann: Ist das die Revolution der KI-Hardware?

Analoge Computer gewinnen im Zuge des KI-Booms wieder an Popularität. Neben elektrischen Rechnern arbeiten Forscher auch an optischen Systemen. Sie sollen die Rechenleistung digitaler Prozessoren überbieten und gleichzeitig deutlich energieeffizienter sein. Forscher der University of Pennsylvania in Philadelphia entwickelten nun entsprechende Hardware, die sich laut Pressemitteilung in Grafikkarten integrieren lassen und KI-Berechnungen deutlich effizienter machen soll.

Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse im Fachmagazin Nature Photonics (Preprint bei Arxiv). Hier beschreiben sie, wie sie optische Recheneinheiten für 2x2- und 3x3-Matrixmultiplikationen entwickelten. Die wurden als Prototyp im 180-nm-Prozess von Advanced Micro Foundry. Auch größere Fertiger wie Globalfoundries und Intel haben Silicon-Photonics-Prozesse. Damit könnten sie mit digitalen und analogen Schaltkreisen kombiniert werden.

Realisiert wurden die Recheneinheiten mittels einer Metaoberfläche, bei der ein Material nanostrukturiert wird, so dass komplexe Linsensysteme entstehen. Im größeren Maßstab wird das etwa für Mikrokameras genutzt. Für den optischen Computer werden an Wolken erinnernde Strukturen in eine Siliziumoberfläche geätzt. Damit wird deren Dicke zwischen 220 und 150 nm variiert, was die Lichtleitung beeinflusst.