中国はより高速でエネルギー効率の高いAIチップを開発

清華大学電子工学・自動化学部の研究者らは、ネイチャー誌に掲載された論文の中で、この新しいチップはコンピューターやスマートフォンなどのデバイスで使用されているチップをすぐに置き換えることはできないが、近い将来、ウェアラブルデバイス、電気自動車、スマート工場で使用されるようになる可能性があると述べた。このチップは、大量AIアプリケーションにおける中国の競争力を高めると期待されている。

米国が先進的なチップを含む技術への北京のアクセスを制限する一連の措置を導入したことを受けて、中国は米国とのAI技術開発競争を加速させている。

ACCEL（電子と光を組み合わせた全アナログチップ）と呼ばれるこの新しいチップは、光で動作し、素粒子の一種である光子を使用して情報を計算および送信し、より高速な計算速度を実現します。

光をベースにしたチップを製造するというアイデアは新しいものではありません。現在のチップは、光子を制御するのが難しいため、主に電流を利用して計算を行っています。

テストでは、ACCEL チップは 4.6 PFLOPS (ペタ浮動小数点演算/秒) の計算速度を達成しました。これは、現在最も広く使用されている商用 AI チップである Nvidia の A100 の 3,000 倍の速度です。研究者らは、中国のチップの消費電力も400万分の1に抑えられていることを発見した。

しかし、A100チップは米国による中国への制裁の対象となっている。このチップは、他の先進的な AI チップと同様に、中国が利用できない先進的なリソグラフィー装置を使用して製造されています。 ACCEL チップは、低コストのトランジスタ製造プロセスを使用して、China Semiconductor Manufacturing International Corporation によって製造されています。

このチップのパフォーマンスは、製造プロセスの改善、またはより高価な製造プロセスの採用によってさらに最適化される可能性もあります。

半導体チップとは異なり、フォトニック チップはトランジスタを微細な信号に、電気信号を光信号に置き換えることで、光の固有の物理的特性を活用します。

「フォトニックコンピューティングシステムの実装は、構造設計が複雑で、ノイズやシステムエラーの影響を受けやすいため、困難を極めていました。研究チームは、フォトニックコンピューティングとアナログコンピューティングを組み合わせた革新的なコンピューティングフレームワークを導入した」と清華大学のウェブサイトには記されている。

研究者らはまた、光信号の使用によりエネルギー効率が大幅に向上し、既存のチップを1時間動作させるのに必要なエネルギーでACCELに500年以上電力を供給できると述べている。

新しいチップの低消費電力は、集積回路のさらなる小型化に対する大きな障害となっている放熱問題の克服にも役立つ可能性がある。

ただし、ACCEL チップの同様のコンピューティング アーキテクチャにより、アプリケーションは特定の問題に限定されます。このタイプのチップは、スマートフォンの通常のコンピューティング チップほど多くの異なるプログラムを実行したり、ファイルを圧縮したりすることはできません。

清華大学のウェブサイトによると、このチップが実行できるタスクには、高解像度の画像認識、低照度コンピューティング、交通識別などが含まれる。また、センシング プロセス中に直接計算できる情報を伝達する環境からの受動光で AI ビジョン タスクを実行する場合にも、一定の利点があります。

このプロジェクトは、中国科学省の国家重点研究開発計画と中国国家自然科学基金によって資金提供されています。

北京を拠点とするチップ製造会社MakeSensもACCELチップ開発プロジェクトに関与している。同社は昨年5月に同様のコンピューティング機能を備えた低電力チップを発表した。

「AI時代に向けた新たなコンピューティングアーキテクチャの開発は最高の成果だ」とチームリーダーの一人である研究者の戴瓊海氏は語った。しかし、より重要な課題は、この新しいアーキテクチャを実用化し、国と地域社会の大きなニーズに応えることです。それは私たちの責任です」。