Опрос
|
реклама
Быстрый переход
TSMC намерена в 50 раз повысить производительность ИИ-систем — помогут 3D-чипы и кремниевая фотоника
31.08.2026 [16:17],
Николай Хижняк
Компания TSMC на конференции SEMICON Taiwan 2026 рассказала о новых технологиях для производства микросхем, которые внедряются в ответ на постоянно растущие требования к вычислительной мощности со стороны экосистемы ИИ. Компания акцентирует внимание на новых технологиях упаковки и сборки чипов, а также развивает направление технологий кремниевой фотоники. 
Источник изображений: TSMC По словам Эйприл Ли (April Li), руководителя глобального подразделения по развитию бизнеса в области искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений в TSMC, ежегодно наблюдается пятикратный рост спроса на вычислительные ресурсы для искусственного интеллекта, что создаёт постоянно растущие требования к вычислительным мощностям. В ответ на это TSMC интегрирует передовые технологические процессы, 3D-технологии сборки и кремниевую фотонику в свои решения для высокопроизводительных вычислений. По прогнозам компании, к 2029 году интеграция передовых методов компоновки SoIC и упаковки CoWoS позволит увеличить общую производительность системы в 50 раз по сравнению с технологиями, которые начали применяться в 2024 году. По словам Ли, гетерогенная интеграция — единственный способ преодолеть существующие ограничения в области вычислений. В 2026 году TSMC планирует внедрить 3D-интеграцию N2P-on-N3P, а в 2029 году — A14-on-A14 с шагом межсоединений 4,5 мкм. Компания также продолжает развивать технологию кремниевой фотоники COUPE. Применяемый в её рамках шаг соединения в 2–4 мкм позволяет снизить потери при передаче данных на скорости 112 Гбит/с всего до 0,06 дБ по сравнению с 1,38 дБ при использовании микровыступов, что помогает снизить энергопотребление и задержку до 10–20 наносекунд. Разработанная компанией TSMC платформа COUPE (Compact Universal Photonic Engine) использует технологию соединения TSMC-SoIC для интеграции электронных интегральных схем (EIC) с фотонными интегральными схемами (PIC), поддерживая при этом как решётчатые ответвители (GC), так и краевые ответвители (EC). Для дальнейшего увеличения пропускной способности TSMC реализует два направления развития. Одно из них предполагает увеличение скорости передачи данных по каждому каналу с 200 Гбит/с до более чем 400 Гбит/с при одновременном увеличении количества каналов с 16 до более чем 128, что позволит увеличить общую пропускную способность с 3,2 до более чем 12,8 Тбит/с. Второе направление предполагает расширение мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) с одной длины волны до 4, 8, 16 и более. Компания также решает проблемы, связанные с тестированием и проектированием, по мере того как технология совместно упакованной оптики (Co-Packaged Optics, CPO) получает более широкое распространение. TSMC внедрила оптическое тестирование на уровне пластин для устройств с краевой связью, что позволяет отсеивать бракованные кристаллы перед дорогостоящей сборкой оптоволоконных систем. Компания также представила оптическую платформу для проектирования полупроводников, которая позволяет проводить совместное электронно-фотонное моделирование для решения ключевых задач в области кремниевой фотоники. Платформа поддерживает инструменты Cadence и Synopsys, что помогает ускорить разработку новых продуктов. Вице-президент TSMC по передовым технологиям и услугам в области корпусирования К. С. Сюй (K.C. Hsu) заявил, что в архитектуре оптических приёмопередатчиков происходят структурные изменения и ожидается, что к 2027 году на долю кремниевой фотоники будет приходиться более 50 % рынка оптических приёмопередатчиков. Производство оптических приёмопередатчиков на кремниевых подложках — это следующий шаг, и ожидается, что некоторые поставщики начнут их массовое производство во второй половине 2026 года. По словам Сюя, на фоне постоянного роста спроса на высокоскоростные каналы связи оптика станет «нервной системой» центров обработки данных. Согласно статистике, в 2025 году продажи оптических приёмопередатчиков выросли на 25 %, а в 2026 году рост их поставок ожидается ещё на 50 %. При этом в 2024 году рынок высокопроизводительных приёмопередатчиков со скоростью передачи данных от 100 Гбит/с и выше удвоился, а в 2025 году вырос ещё на 60 %. Сюй отметил, что тайваньская экосистема по производству полупроводников уже способна производить оптические модули в больших объёмах и с высокой точностью, а реальные данные и рыночная практика помогают развеять давние опасения по поводу надёжности оптических приёмопередатчиков на кремниевых подложках. По его словам, основная проблема при крупномасштабном внедрении этой технологии связана с другими звеньями цепочки поставок, включая лазеры, оптические волокна, оптоволоконные соединители и тестирование продукции. Правительство США выделит $300 млн GlobalFoundries на развитие технологий кремниевой фотоники и купит 1 процент её акций
30.07.2026 [06:08],
Николай Хижняк
Компания GlobalFoundries сообщила, что администрация президента США Дональда Трампа подписала с Министерством торговли США соглашение о намерениях по продвижению технологий кремниевой фотоники следующего поколения. Кроме того, GlobalFoundries получит $300 млн из фонда CHIPS Act («Закона о чипах»), а правительство США станет владельцем примерно 1 % акций компании. 
Источник изображения: GlobalFoundries GlobalFoundries прекратила свои усилия в области передовых исследований, разработок и производства технологических процессов для микросхем как раз в тот момент, когда отрасль переходила на 7-нм технологию. С тех пор компания переключила своё внимание на другие технологии, такие как кремниевая фотоника, которые становятся всё более актуальными в эпоху активного развития инфраструктуры искусственного интеллекта. В GlobalFoundries заявили, что финансирование со стороны правительства США будет использовано для разработки кремниевой фотоники следующего поколения и усовершенствованной упаковки, с акцентом на оптику в компактной упаковке (NPO), оптику в совместной упаковке (CPO), гибридное 3D-соединение и разработку новых материалов. Недавно компания представила новую платформу SCALE (Silicon Photonics Co-Packaged Advanced Light Engine), которая поддерживает передачу пакетов со скоростью 400 Гбит/с с высокой энергоэффективностью. GlobalFoundries планирует инвестировать средства из фонда CHIPS Act в свои производственные мощности на Мальте, в Нью-Йорке и в Берлингтоне, штат Вермонт, выполняя свои обязательства по развитию производственных мощностей на территории США. Несколько крупных корпоративных заказчиков и некоммерческих организаций, в том числе AMD, Broadcom, Cisco, Corning, Lumentum, Meta✴✴, Microsoft, Nvidia и Qualcomm опубликовали свои заявления, касающиеся направления кремниевой фотоники. Многие из них отметили высокую важность технологии, поскольку она помогает быстро передавать данные, используя свет вместо медных проводников, и позволяет преодолеть связанные с медью технологические трудности — она окисляется и теряет свои первоначальные свойства. Компании также выразили удовлетворение внедрением американских технологий кремниевой фотоники, что должно укрепить технологическую цепочку поставок в стране. Китайцы в сто раз ускорили производство фотонных чипов методом ионно-лучевой литографии
21.07.2026 [13:02],
Геннадий Детинич
Ионно-лучевая литография во многом превосходит классическую фотолитографию, включая возможность выпускать чипы с намного меньшими технологически нормами, но серьёзно уступает ей в одном — в скорости производственных операций. Китайцы, если верить свежим новостям, смогли в сотни раз ускорить обработку кремниевых пластин с помощью ионно-лучевой литографии, особенно продвинувшись в сфере фотонных чипов. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews Так, китайские физики разработали способ масштабного формирования трёхмерных элементов фотонных чипов, который сокращает основной этап их изготовления с нескольких часов до десятков секунд. Метод создан в Институте физики (Institute of Physics) Китайской академии наук (CAS) совместно с Гонконгским университетом (University of Hong Kong) и другими научными организациями. В своей работе, опубликованной в престижном журнале Advanced Materials, авторы продемонстрировали как одновременную обработку 10-см (4-дюймовой) пластины целиком за один проход, так и преобразование изначально плоских наноструктур по всей её поверхности. При этом была обеспечена однородность изгибов более чем для 97 % изготовленных таким образом наноэлементов — это открывает путь к массовому промышленному производству. Технология получила название «оригами, индуцированное ионным пучком». Сначала методами электронной литографии на мембранах из нитрида кремния были сформированы плоские заготовки, покрытые слоем золота. Затем пластину целиком облучали широким параллельным пучком ионов аргона. Ионы создавали в приповерхностном слое дефекты и внутренние механические напряжения, из-за которых заранее подготовленные элементы синхронно изгибались и превращались в заданные трёхмерные конструкции. В опытах использовались двухслойные элементы с толщиной каждого слоя около 50 нм, а заметное формирование массивов происходило примерно за 20 секунд. В обычном варианте ионно-лучевой литографии сфокусированный ионный пучок обрабатывает структуры последовательно, практически точка за точкой: даже участок размером около 100 × 100 мкм может потребовать не менее семи минут, а обработка крупных массивов — несколько часов. Китайские учёные использовали широкий пучок, который параллельно воздействовал на все элементы на пластине, поэтому время преобразования уменьшилось более чем в сто раз и почти не зависело от количества одинаковых элементов на пластине. Следует обратить внимание, что речь идёт об ускорении лишь одного из этапов изготовления фотонного чипа, тогда как полный цикл его производства займёт существенно больше времени, чем десятки секунд, требующиеся для выполнения продемонстрированной операции. 
Источник изображения: Advanced Materials 2026 Для проверки технологии учёные изготовили два типа устройств. Во-первых, трёхмерную хиральную метаповерхность для задач круговой поляризации света, которая показала круговой дихроизм 0,8 на длине волны 3,41 мкм, то есть очень хорошо различала левую и правую круговую поляризацию света. Во-вторых, была создана изгибаемая плазмонная решётка: при изменении её кривизны резонанс можно было перестраивать более чем на 150 нм в видимой области спектра. Такие структуры потенциально применимы в поляризационных датчиках, спектральных фильтрах, оптических сетях связи и интегрированных фотонных схемах. В дальнейшем учёные оценят промышленную пригодность метода, изучив уровень брака, долговечность схем и себестоимость техпроцессов. UMC приступила к производству передовых чипов для фотоники в Сингапуре
14.07.2026 [06:47],
Алексей Разин
Тайваньская UMC словно бы существует в тени крупнейшего в мире контрактного производителя чипов TSMC, но при этом остаётся вторым по величине игроком этого сегмента на локальном рынке. Компании удалось наладить выпуск передовых чипов для фотоники на своём предприятии в Сингапуре. 
Источник изображения: UMC Об этом сообщило издание Nikkei Asian Review со ссылкой на заявления представителей компании. Подобная продукция, включающая кремниевую фотонику и решения с совместной упаковкой, будет востребована в инфраструктуре искусственного интеллекта, поэтому для UMC освоение её производства является важным шагом. Помимо прочего, UMC смогла перевести выпуск чипов для фотоники с кремниевых пластин типоразмера 200 мм на более эффективный 300 мм. Более совершенное оборудование, применяемое при производстве чипов, позволяет снизить затухание сигнала и улучшить быстродействие, а также повысить энергетическую эффективность. Первым крупным заказчиком UMC в сфере чипов для фотоники станет сингапурский разработчик Silith Technology. Клиентами этой компании являются крупнейшие в мире поставщики оптических приёмопередатчиков — Innolight и Coherent, которые, в свою очередь, поставляют свою продукцию Nvidia и Google. Кремниевая фотоника обрела важное значение в период бума ИИ, поскольку скорость передачи информации в соответствующих системах сильно влияет на эффективность взаимодействия с ними. Попутно UMC сотрудничает с бельгийской IMEC в рамках создания платформы для производства чипов для фотоники нового поколения, которая позволит со следующего года охватить более широкий круг клиентов. В 2027 году UMC также освоит технологию упаковки, позволяющую соединять чипы для фотоники с подложкой, на которой располагаются процессоры. Такая компоновка позволит значительно поднять скорости передачи информации внутри вычислительных систем. К 2028 году UMC надеется предложить клиентам открытую платформу, позволяющую им создавать различные чипы оптических чипов и решений из области кремниевой фотоники. Определённые надежды возлагаются и на новые материалы типа тонкоплёночного ниобата лития (TFLN), позволяющие реализовать оптическое соединение с более высокими скоростями передачи и сниженным уровнем энергопотребления. Помимо Сингапура, разработкой сопутствующих технологий занимаются специалисты UMC, находящиеся на Тайване. Тем не менее, в ближайшие годы штат сингапурского подразделения компании будет расширяться с нынешних 100 с лишним человек. Даже в условиях развития технологий совместной упаковки оптических и электрических соединений, как отмечают представители UMC, продолжит расти спрос на подключаемые оптические приёмопередатчики. Эта компания не имеет доступа к передовым литографическим технологиям, но находит рыночные ниши, которые позволяют ей успешно работать и развиваться в условиях жёсткой конкуренции. «Сбер» переведёт обучение ИИ на фотонику — представлен первый в России оптический чип
05.06.2026 [10:03],
Геннадий Детинич
«Сбер» представил на ПМЭФ-2026 первый в России универсальный оптический вычислитель для задач искусственного интеллекта. Устройство построено на операциях со светом (фотонами), а не на использовании электронов (импульсов тока). Это собственная разработка инженеров «Сбербанка», которая позволит снизить энергопотребление ИИ-платформ и повысить их производительность. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews О разработке сообщил старший вице-президент, руководитель блока «Технологическое развитие» «Сбера» Андрей Белевцев. «В задачах ИИ устройства фотоники обеспечат принципиально новый уровень скорости и энергоэффективности. Уже первый прототип способен выполнять более 1 млрд операций матричного умножения в секунду, и мы видим путь к увеличению частоты оптических операций до 10 ГГц и более. Само умножение в оптике происходит за доли наносекунды; при этом энергопотребление оптического ядра более чем на 30 % ниже электронных аналогов», — приводит слова менеджера ТАСС. Матричное умножение — одна из базовых операций в работе современных нейросетей. Именно матрицы и тензорные вычисления занимают значительную долю нагрузки при обучении и работе больших моделей ИИ. Если оптический чип будет выполнять такие задачи, это позволит кратно снизить энергопотребление платформ на фоне роста их производительности. Вероятно, пока речь идёт о прототипе, а не о готовой массовой замене графических и центральных процессоров и ускорителей. Нет никакой публично доступной информации о размерах матриц, точности вычислений, техпроцессе, используемых материалах и технологиях, а также о сравнительных тестах фотонной платформы «Сбера» с классическими решениями. Также ставка делается на то, что, по словам Белевцева, оптическое производство проще локализовать, чем электронное. Инвестиция в светлое будущее: Nvidia накачивает разработчиков фотоники миллиардами долларов
29.05.2026 [10:57],
Павел Котов
За последние три месяцы Nvidia вложила не менее $6,5 млрд в компании, ведущие разработки в области фотоники. Производитель стремится решить одну из главных проблем, препятствующих развитию оборудования для искусственного интеллекта. 
Источник изображения: Denny Müller / unsplash.com Фотоника предполагает использование света для передачи данных — это перспективная технология, которая считается более эффективной альтернативой актуальному процессу передачи данных при помощи электричества. В последнем случае потребляется больше энергии, и этот фактор считается препятствием для широкого развития ИИ. С начала марта Nvidia вложила $2 млрд в компании Lumentum, Coherent и Marvell, которые занимаются разработкой технологий в области фотоники. Ещё по $500 млн компания вложила в Corning, разрабатывающую передовые решения в области оптической связи, и в стартап Ayer Labs. Фотоника может использоваться в инфраструктуре ИИ, обеспечивая световую передачу данных между графическими процессорами, памятью, сетевыми чипами, серверами и центрами обработки данных. Сегодня стандартным вариантом подключения является медь, более дешёвая и надёжная, но со временем фотоника, как ожидается, будет всё чаще использоваться в инфраструктуре ИИ. Nvidia уже демонстрировала некоторые решения в этой области, пообещав, что они помогут предприятиям подключать ИИ-ускорители в масштабах миллионов единиц, значительно снизив энергопотребление и эксплуатационные расходы. «Если посмотреть на производственный процесс, то можно прийти к выводу, что мы начинаем масштабировать наши технологии кремниевой фотоники», — заявил в марте глава Nvidia Дженсен Хуанг (Jensen Huang). Он указал на сетевую платформу, которая используется для подключения предприятия и кластеров графических процессоров, и отметил, что компания начнёт использовать фотонику в технологиях межсоединений между графическими процессорами. «Это значит, что объём необходимых нам мощностей в области кремниевой фотоники значительно превышает имеющиеся сегодня в мире. Поэтому мы проводим работу с цепочкой поставок, чтобы помочь им нарастить мощности заранее», — добавил он. С начала года акции Lumentum выросли на 134 %, Coherent — на 96 %, Marvell — 122 % к 2026 году, а Corning — на 111 %. В раунде финансирования Ayer Labs к Nvidia присоединилась AMD — она инвестировала и в другие работающие по данному направлению компании, а в 2025 году приобрела стартап Enosemi; вопросом интересуются Alphabet и Microsoft, которые тоже инвестируют в эти технологии. Быстрой отдачи вложения не обещают — широкомасштабное внедрение фотоники, по оценкам экспертов, начнётся в 2028 году. Производители HBM планируют физически отделить память от GPU, чтобы активнее наращивать её объём
25.05.2026 [07:46],
Алексей Разин
В своё время память типа HBM, характеризуемая вертикальной компоновкой нескольких кристаллов, была предложена именно ради повышения пропускной способности и ёмкости при ограниченных площадных габаритах. Тем не менее, потребности чипов ускорителей в объёме памяти и её пропускной способности явно превышают возможности производителей HBM, поэтому они задумал «отселить» её с чипа GPU. 
Источник изображения: Nvidia, ZDNet Как поясняет ZDNet со ссылкой на одного из южнокорейских производителей памяти, инженеры компании думают о перспективе переноса HBM с общей с GPU упаковки на отдельную печатную плату. При этом скоростной обмен данных планируется организовать при помощи оптических интерфейсов, которые будут соединять блок памяти с GPU. Такая компоновка позволит увеличить объём доступной одному GPU памяти типа HBM в несколько раз. Обсуждением этой концепции производители HBM уже занимаются со своими клиентами, как сообщает источник. Прежний метод масштабирования ёмкости HBM за счёт наращивания количества слоёв в стеке рано или поздно себя изживёт. Уже сейчас предлагается память с 16-ярусной компоновкой, в перспективе количество слоёв вырастет до 20 штук, но сложность и стоимость производства такой памяти при этом увеличивается экспоненциально. При этом увеличивать количество чипов HBM вокруг GPU также проблематично, поскольку они не могут удаляться от него достаточно сильно без потери скорости передачи информации. Остаётся только работать над более скоростным интерфейсом, который позволит увеличить длину соединений без потери для быстродействия. Отдельной проблемой является поиск места для расположения чипов HBM, поскольку печатная плата ускорителя с GPU и без того плотно населена различными элементами. Возможно, чипы памяти будут располагаться на собственной небольшой печатной плате, которая будет монтироваться на основную вторым ярусом с оборотной стороны. Новый подход к размещению HBM также требует согласования с компаниями, специализирующимися на упаковке чипов, поскольку им предстоит внедрить оптический интерфейс. Светлое будущее чипов: TSMC создаст по-настоящему интегрированную кремниевую фотонику
23.04.2026 [12:35],
Геннадий Детинич
TSMC всегда была занята разработкой, внедрением и отладкой передовых процессов производства полупроводников. Относительно недавно она также вошла в бизнес по упаковке и тестированию чипов. Похоже, всё это не оставляло ей достаточно времени всерьёз развивать кремниевую фотонику, которой обещают светлое будущее. Теперь позиция компании меняется. Как специалист по выпуску чипов TSMC обещает создать по-настоящему интегрированную кремниевую фотонику. 
Источник изображений: TSMC В последние годы интеграция оптических компонентов в те или иные чипы продвигалась под термином CPO (co-packaged optics). Между тем, правильнее понимать эту технологию как сопутствующую кремниевую фотонику, поскольку интеграция непосредственно в чип или на интерпозер не производилась. Как правило, производители ограничивались установкой оптических компонентов на печатную плату модуля, соединяя их с чипами и периферией оптическими или даже медными линиями связи. Для более глубокой интеграции оптических блоков в чипы или сборки компания TSMC предлагает подход COUPE (Compact Universal Photonic Engine). Такое решение позволит тайваньскому производителю чипов догнать и даже обогнать конкурентов, среди которых, например, далеко вперёд по пути сопутствующей кремниевой оптики вырвалась компания GlobalFoundries. По сравнению с CPO, COUPE обещает больше преимуществ как в плане кратного снижения задержек, так и повышения энергоэффективности. В частности, при интеграции компонентов оптики COUPE на уровне подложки вместо схемы «плата с проводами» задержки должны снизиться в 10 раз, а энергоэффективность вырасти в четыре раза. Интеграция оптических компонентов в интерпозер снизит задержки в 20 раз, а эффективность повысит в 10 раз. Дальнейшая интеграция оптических компонентов в 3D-упаковке, решения для которой у TSMC имеются на все случаи жизни, улучшит характеристики гибридных чипов ещё сильнее.  Как уточняет источник, основой для быстрого продвижения TSMC к намеченной цели является разработанный в компании микрокольцевой модулятор (MRM) со скоростью 200 Гбит/с, серийное производство которого начнётся во второй половине года. Если компания TSMC начнёт реализовывать задуманное, то у неё есть все шансы переманить таких лидеров, как Nvidia, Broadcom и, что тоже нельзя исключать, AMD, которая сейчас плотно сотрудничает с GlobalFoundries. Конкуренцию TSMC также составляют компании Ayar Labs и, особенно, SPIL, сотрудничающая сегодня с Nvidia. Всё будет зависеть от того, насколько TSMC преуспеет в реализации планов в отношении технологии COUPE и более глубокой интеграции кремниевой фотоники в чипы. Учёные превратили каплю жидкого кристалла в оптический транзистор для гибких оптических чипов
14.04.2026 [15:30],
Геннадий Детинич
Традиционная фотоника — работа электронных схем на основе световых импульсов — использует практически те же материалы, что и кремниевая электроника. Это влечёт за собой массу недостатков, свойственных твердотельной электронике. Поэтому новое направление в виде гибкой фотоники на базе жидких кристаллов в сочетании с полимерами способно принести много выгод в область производства энергоэффективных и одновременно производительных чипов. 
Источник изображения: University of Ljubljana Так, группа учёных из Люблянского университета (Словения) разработала своего рода оптический транзистор из капли жидкого кристалла и группы пластиковых волноводов. Такой транзистор изготавливается в процессе простейшей манипуляции. Для этого достаточно внести пипеткой каплю жидкости в каркас из волноводов. В ином случае оптический элемент в составе чипа для кремниевой фотоники потребовал бы целой серии технологических процессов, ни один из которых не мог бы похвастаться экологической чистотой. Помещённая учёными в каркас из полимерных оптических волноводов капля жидкого кристалла содержала флуоресцентный краситель. Затем они возбуждали краситель лазерным импульсом очень малой мощности, вызывая внутри капли так называемый WGM-резонанс. Мощности импульса света не хватало фотонам, чтобы выйти из капли, и они многократно отражались от её стенок (границы раздела сред). В этом было огромное преимущество перед обычной кремниевой фотоникой, где импульсы света на два порядка мощнее. Второй импульс света другого цвета (иной длины волны) также малой мощности создавал эффект усиления, поучая дополнительную энергию от резонирующих фотонов. И этот своеобразный оптический переключатель испускал импульс света с задержкой после приёма первого импульса. Причём длительность задержки определялась тем, когда именно в систему был подан второй импульс. На лицо возможность управления оптическим выходом и при этом с предельно малой мощностью сигнала, недоступной для традиционной кремниевой фотоники. Учёные подчёркивают, что преимущества мягких полимерных материалов проявляются не только в радикальном снижении энергопотребления — более чем в 100 раз по сравнению с предыдущими фотонными технологиями, но и в простоте изготовления элементов схем. Жидкий кристалл можно ввести в устройство за доли секунды при низких температурах, а полимерные волноводы позволяют создавать гибкие и крайне необычные геометрические формы, недоступные для жёсткого кремния. Тем самым жидкие кристаллы расширяют пространство для появления интересных инженерных решений, включая разнообразные формы полостей и интеграцию в сложные оптические схемы. Хотя технология пока не конкурирует с современными нейронными сетями на кремнии, она закладывает фундамент для полностью оптических логических вентилей, фотонных процессоров и нейронных сетей будущего. Долгосрочные перспективы включают создание сверхбыстрых и сверхэкономичных вычислительных систем с минимальными потерями энергии. В целом мягкая фотоника обещает революцию в оптических технологиях, сочетая простоту производства, гибкость и высокую производительность. UMC начнёт выпуск чиплетов из ниобата лития для оптических интерфейсов в ИИ-чипах будущего
12.03.2026 [12:43],
Алексей Разин
Эра генеративного ИИ открывает новые возможности даже для тех игроков полупроводникового рынка, кто исторически привык довольствоваться ролями второго плана. Тайваньская UMC при поддержке одного американского стартапа собирается наладить выпуск материала нового поколения, который будет востребован при организации оптических межсоединений в чипах. 
Источник изображения: UMC Речь идёт о тонкоплёночных чиплетах из ниобата лития, которые UMC собирается выпускать при поддержке американской компании HyperLight, основанной выходцами из Гарвардского университета и специализирующейся на нанотехнологиях в области оптики. Старший вице-президент UMC Джи-Си Хун (G.C. Hung) пояснил, что по мере роста требований к пропускной способности и скорости интерфейсов существующие типы межсоединений скоро упрутся в предел своих физических возможностей. Уже сейчас, по его словам, многие клиенты из сферы ИИ обращаются к UMC с просьбой испытать новый вид межсоединений для оптических систем передачи информации нового поколения и проектов в сфере фотоники. Непосредственно UMC готова начать производство специализированных чиплетов уже в этом году. Пропускная способность в рамках новой технологии изготовления межсоединений достигает 1,6 Тбит/с и выше, поэтому в центрах обработки данных она будет востребована. Конкурирующая TSMC тоже продвигает решения в сфере кремниевой фотоники; работы в этом направлении она ведёт совместно с Nvidia. Плоды их сотрудничества также появятся в текущем году. Кремниевая фотоника сама по себе не является новшеством, но в текущем варианте реализации все оптические компоненты, включая модуляторы, создаются с использованием материалов на основе кремния. Это накладывает ограничения по скорости передачи информации, а также повышает энергопотребление. Тонкоплёночный материал на основе ниобата лития устраняет эти проблемы, обеспечивая более быструю конвертацию электрических сигналов в оптические. Энергопотребление при этом растёт медленнее, чем в случае с классической технологией. Кроме того, сами компоненты занимают меньше места и оказываются более эффективными. В следующем году UMC запустит собственную платформу в сфере фотоники, позволяющую интегрировать разработанные клиентами чипы с решениями в этой области на уровне упаковки. Для стартапа HyperLight сотрудничество с UMC даст возможность поставить на конвейер перспективные разработки, получив доступ к широкому спектру клиентов. Помимо HyperLight, тайваньская UMC собирается сотрудничать с двумя другими американскими компаниями — Intel и Polar Semiconductor, чтобы организовать производство полупроводниковых компонентов на территории США. Китайцы учат роботов «думать» со скоростью света — кремниевая фотоника набирает обороты
06.03.2026 [22:03],
Геннадий Детинич
Учёные из Университета Сидянь (Xidian University) разработали фотонную нейроморфную вычислительную систему, которая впервые позволяет выполнять обучение с подкреплением полностью на основе света (фотонов), без перевода сигналов в импульсы тока для выполнения ключевых операций. До этого в массе фотонные спайковые нейронные сети могли совершать только линейные вычисления, но новая разработка ворвалась в сферу нелинейных преобразований и это изменит многое. 
Источник изображения: Xidian University Перевод сигналов из состояния фотонов в поток электронов и обратно — это дополнительные потери как энергии, так и времени (задержки). Для функционирования робототехники в режиме реального времени такие потери чреваты быстрым выходом из строя и даже авариями. Поэтому стремление разработчиков создать универсальные фотонные чипы для сложных вычислений и обучения роботов и автопилотов — это один из ключевых путей для безопасного сосуществования робототехники с людьми и среди людей. Созданный учёными двухчиповый оптический прототип решает три основные проблемы: отсутствие ранее крупномасштабных массивов нелинейных фотонных спайковых нейронов с низким порогом срабатывания (теперь такие массивы есть, и порог срабатывания очень низкий, что позволяет создавать намного более плотные массивы нейронов, чем раньше); невозможность создания полностью программируемых чипов спайковых сетей (они были «жёсткими» — запрограммированными аппаратно) и, как итог, отсутствие возможности аппаратной реализации фотонного обучения с подкреплением, что успешно преодолено учёной группой. Первая предложенная исследователями система, о которой они рассказали в свежем выпуске журнала «Оптика» (Optica), состоит из 16-канального фотонного нейроморфного чипа с 272 обучаемыми параметрами (на основе матрицы 16 × 16 интерферометров Маха — Зендера) и чипа с массивом лазеров с обратной связью и насыщаемым поглотителем для низкого порога нелинейной активации спайков. Как положено, также разработан аппаратно-программный фреймворк: модель сначала обучается в программном пакете, затем на чипах, а потом дообучается с учётом особенностей аппаратной реализации. Тестирование проводилось на классических задачах: CartPole (балансировка шеста на тележке) и Pendulum (раскачивание маятника из висячего положения в вертикальное с его последующей стабилизацией в таком положении). Аппаратные результаты показали минимальное падение точности — всего 1,5 % для CartPole и 2 % для Pendulum по сравнению с чисто программной моделью; на CartPole достигнута идеальная производительность, на более сложной задаче Pendulum — хорошая. Производительность впечатляет: энергоэффективность линейных вычислений достигла 1,39 TOPS/Вт при плотности 0,13 TOPS/мм², нелинейных — 987,65 GOPS/Вт и 533,33 GOPS/мм²; задержка вычислений на чипе — всего 320 пикосекунд. Эти показатели выводят оптическую систему в класс GPU по энергоэффективности (1 TOPS/Вт) и плотности вычислений (0,1–0,5 TOPS/мм²), но с преимуществом полной оптической обработки, исключающей потери на конвертацию сигналов. Система демонстрирует быстрое обучение посредством серии проб и ошибок в реальном времени. Разработка открывает перспективы для автономного вождения, встроенного в роботы интеллекта и периферийных вычислений, где требуется сверхнизкая задержка и минимальное энергопотребление. В будущем авторы планируют масштабировать систему до 128-канального чипа для более сложных задач, таких как нейроморфная автономная навигация, и создать компактные гибридно-интегрированные фотонные нейроморфные чипы. Это один из важных шагов к энергоэффективному ИИ, работающему на импульсах света. Военные США заплатят за разработку фотонных чипов для ИИ — для этого придётся в чём-то обмануть физику
07.02.2026 [15:39],
Геннадий Детинич
Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) объявило запуск программы PICASSO, целью которой обозначено преодоление фундаментальных физических ограничений фотонных вычислительных архитектур. Фотоника продолжает оставаться в зачаточном состоянии, что не даёт воспользоваться всеми её преимуществами — низкими задержками и предельно малым потреблением энергии. Пришло время ей поднять голову, а физике — уступить. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT 5.2/3DNews Основные проблемы современных фотонных систем — это неизбежное затухание оптического сигнала, невозможность усиления полезного сигнала без одновременного усиления шума, а также паразитные интерференции, рассеяние, отражения, резонансные явления и нестабильность характеристик при массовом производстве, а также уход параметров за рамки заявленных под воздействием температуры и других внешних факторов. Всё перечисленное выше привело к тому, что современные фотонные чипы способны выполнять лишь простые линейные операции на небольшую глубину вычислений, а для более сложных расчётов приходится постоянно преобразовывать световой сигнал в электрический и обратно — что сводит на нет преимущества фотонных архитектур. По крайней мере, в гибридной реализации. В этой связи DARPA приглашает разработчиков и компании создать фотонные архитектуры на уровне схемотехнических решений, которые смогут обойти существующие физические ограничения, используя при этом уже производимые фотонные компоненты (без создания новых материалов или устройств). Цель — добиться предсказуемой работы больших фотонных схем, чтобы раскрыть их потенциал для задач ИИ и других приложений, где требуются интенсивные вычисления. Программа PICASSO (Photonic Integrated Circuit Architectures for Scalable System Objectives) разделена на два этапа по 18 месяцев каждый, общий бюджет составляет около $35 млн, а заявки принимаются до 6 марта 2026 года. На первом этапе требуется доказать осуществимость поставленных задач, а на втором — создать функциональные решения. В DARPA считают, что в своё время схемотехники смогли на базовом уровне создать надёжные и устойчивые электронные архитектуры, так почему бы это не повторить для фотонных цепей? В США разработали световой кеш для процессора — SRAM станет в 20 раз быстрее
12.12.2025 [20:55],
Геннадий Детинич
Учёные из Университета Южной Калифорнии (USC) и Университета Висконсина в Мадисоне (UW-Madison) сообщили о разработке фотонного аналога ячейки SRAM. Это фотонный триггер, который впервые может работать без частой регенерации ячейки, не теряя при этом данные. Фотонный триггер решает две глобальные проблемы полупроводниковой отрасли: высокое энергопотребление и растущие задержки во внутричиповых проводниках по мере уменьшения масштаба техпроцесса. А ещё он быстрый. 
Источник изображения: Joel Hallberg / University of Wisconsin-Madison Созданные до недавнего времени фотонные триггеры требовали значительно более частой регенерации данных, что сводило на нет весь эффект от перехода на оптику. Между тем экономия энергопотребления лежит во главе угла всех дальнейших разработок в сфере вычислительных платформ. Создание триггера без дрейфа состояния оказалось сложной задачей. Но оно того стоило. Хранение состояния без преобразования в электрический сигнал исключает из бюджета энергопотребления чипов весьма существенную составляющую. Кроме того, электрический сигнал проделывает в чипе значительный путь, что также приводит к росту энергозатрат. Путешествие фотонов по тому же маршруту, при отказе от медных проводников, будет гораздо более экономичным. Технические характеристики прототипа впечатляют (хотя часть данных получена на цифровой модели): скорость записи достигает 20 ГГц, а моделируемая скорость чтения — 50–60 ГГц, что примерно в 20 раз превосходит 2–3 ГГц, характерные для типичной ячейки SRAM в кэше современных процессоров. Физически триггер использует два связанных микрокольцевых резонатора с положительной обратной связью, обеспечивая бистабильность состояний (0 или 1) без дрейфа. Состояние сохраняется более секунды при комнатной температуре в диапазоне от −10 до +90 °C без необходимости обновления.  Самое важное заключается в том, что прототип был изготовлен на заводе компании GlobalFoundries на 300-мм пластине с использованием штатной фотонной платформы Fotonix производителя. Это демонстрирует, что фотонный элемент уже сегодня может быть изготовлен и интегрирован в фотонный процессор — если таковой появится. Остаётся проблема масштабирования. Фотонный триггер — фотонная ячейка SRAM — обладает большой площадью и не может использоваться в качестве элемента кэша процессора. Всё это — вопрос будущего. Впрочем, уже сегодня такие оптические триггеры можно применять в составе магистральных оптических линий связи, где выигрыш может быть получен максимально быстро, несмотря на значительные габариты устройства. Китайцы создали «полароид» для астрономии — он делает мгновенные снимки Вселенной с рекордной точностью
17.10.2025 [21:10],
Геннадий Детинич
Китайские учёные из Университета Цинхуа (Tsinghua University) разработали инновационный оптический чип Yuheng (Rafael) размером с ноготь, способный анализировать свет в режиме реального времени с высочайшей спектральной точностью, ранее доступной лишь для громоздких лабораторных установок. На основе чипа они создают прибор для установки на Большой Канарский телескоп с самым большим в мире зеркалом — 10,4 м, и обещают революцию в астрономии и не только. 
Источник изображения: Tsinghua University Разработка на несколько порядков ускорит сбор информации о Вселенной. Например, данные обо всех звёздах Млечного Пути, доступных для наблюдения в телескоп GTC (Gran Telescopio CANARIAS), с помощью прибора с чипом Rafael можно будет собрать менее чем за десять лет, тогда как в случае альтернативных наблюдений на это понадобятся несколько тысячелетий. Прорывная технология создана благодаря сочетанию знаний в области оптики, искусственного интеллекта и материаловедения, что позволило преодолеть традиционный компромисс между разрешением и эффективностью. Иначе говоря, либо данные получаются быстро, но с низким разрешением, либо — медленно, но с множеством деталей. Новая разработка позволит собирать данные с невообразимым разрешением в реальном времени и в компактном форм-факторе. Эта компактность может проявить себя также в роботизированном зрении, автопилотах и анализаторах чего угодно — от дистанционного зондирования состава почв коптерами до проверки качества продуктов на полках магазинов. Однако самым первым проектом китайской команды станет разработка оптического анализатора для крупнейшего в мире наземного телескопа с одним зеркалом — Большого Канарского телескопа, расположенного на Канарских островах в Испании. Китайские учёные посетили эту площадку в мае текущего года и договорились о партнёрстве. Этот телескоп используется для изучения звёзд, галактик, тёмной материи и чёрных дыр, и тестирование, о чём также заявлено в свежей публикации в журнале Nature, станет ключевым шагом на пути от лабораторного прототипа к практическому применению. Чип Yuheng демонстрирует выдающиеся характеристики: он способен различать цвета (обладает спектральной чувствительностью) с шагом менее 0,1 нм, обеспечивая разрешение в 100 раз выше, чем у аналогичных устройств для моментальной спектроскопии. Благодаря высокой скорости обработки — до 10 000 звёзд в секунду — технология позволит кратно сократить время наблюдений. Исследователи подчёркивают, что заявленная производительность достигается без значительных потерь света, что делает решение идеальным для интеграции в компактные системы. Принцип работы чипа Rafael основан на вычислительной оптике, где вместо традиционного расщепления света на спектральные компоненты применяется кодирование всего пучка света уникальным паттерном внутри устройства. Тем самым возникает явление интерференции между опорным и анализируемым потоком. В основе чипа лежит кристалл ниобата лития, который под напряжением способен изменять направление света, а для последующего декодирования и восстановления спектральной информации используются ИИ-алгоритмы. Весь анализ происходит на лету, без задержек. Чип пропускает 73 % входящего света и работает на скорости 88 кадров в секунду, минимизируя потери яркости и обеспечивая сверхвысокое цветовое разрешение в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Потенциальные применения Yuheng выходят далеко за рамки астрономии: в медицине он позволит разрабатывать неинвазивные методы анализа тканей для диагностики (с проникновением в ткани в инфракрасном диапазоне), в сельском хозяйстве и экологии — определять загрязнители и качество почвы с помощью дронов, а в автономных автомобилях — точнее различать дорожные знаки, покрытие и препятствия в сложных условиях освещения. Роботы и медицинские сканеры также выиграют от такого «сверхзрения». В будущем команда сосредоточится на повышении стабильности чипа, интеграции встроенных вычислений для ускорения обработки данных и адаптации дизайна для широкого коммерческого и научного использования, тем самым обещая революцию в оптических технологиях. Медный век: глава Nvidia убеждён, что кремниевая фотоника получит распространение ещё очень не скоро
18.08.2025 [09:59],
Алексей Разин
Кремний многие десятилетия служил человечеству в качестве основного полупроводникового материала, пригодного для работы в компьютерных системах, но преимущественно в сочетании с медью, а следующим шагом многие эксперты считают кремниевую фотонику, позволяющую передавать информацию со скоростью света. Глава Nvidia убеждён, что медные проводники ещё долго будут применяться в вычислительной сфере. 
Источник изображения: Nvidia В одним из своих интервью глава и основатель Nvidia Дженсен Хуанг (Jensen Huang) признался, что технология кремниевой фотоники удалена от массового внедрения как минимум на несколько лет. Компьютерная отрасль будет вынуждена использовать медные проводники в качестве основного канала передачи информации в вычислительных системах максимально долго. И только в отдалённом будущем, если это станет необходимостью, возможен переход к кремниевой фотонике. Непосредственно Nvidia при этом занимается активной разработкой сопутствующих технологий, опираясь на помощь тайваньской TSMC. Коммутаторы Quantum-X и Spectrum-X будут представлены во второй половине этого и следующего года соответственно. Они позволяют объединить работу 220 млн транзисторов с 1000 интегральных микросхем на фотонике. Добавим, что Intel также давно экспериментирует с кремниевой фотоникой, и свои прототипы в данной сфере продемонстрировала ещё пару лет назад, но последующие проблемы в бизнесе вынудили её снизить темпы прогресса на этом направлении. |
|
✴ Входит в перечень общественных объединений и религиозных организаций, в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25.07.2002 № 114-ФЗ «О противодействии экстремистской деятельности»; |
© 1997—2026 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
