إطلاق Snowcap Compute مع 23 مليون دولار لتحقيق عصر الموصلات الفائقة في مجال الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء

من المتوقع أن يصل الإنفاق العالمي على الحوسبة السحابية إلى 1.3 تريليون دولار بحلول عام 2025، وهو رقم يعكس الطلب الاستثنائي على بنية تحتية حوسبة قابلة للتطوير وذات كفاءة. في هذه الأثناء، أعلنت Snowcap Compute اليوم عن إطلاقها العام وجمعها 23 مليون دولار في جولة تمويل البذور بقيادة Playground Global. وهذا يمثل الاستثمار الأول من قبل الرئيس التنفيذي السابق لشركة Intel (INTC ) Pat Gelsinger منذ انضمامه إلى الشركة. كما شارك في الاستثمار Cambium Capital وVsquared Ventures، مما يدل على زيادة ثقة المستثمرين في هياكل الحوسبة البديلة.

تهدف Snowcap إلى تسويق الحوسبة الموصلة الفائقة – وخاصة منصة تستبدل الترانزستورات التقليدية بالبوابات المنطقية الموصلة الفائقة، مما يعد بتحقيق مكاسب كبيرة في الأداء والكفاءة في استهلاك الطاقة. وهي محاولة جريئة لإعادة تخيل كيفية تشغيل مراكز البيانات للحقول المتقدمة سريعاً مثل الذكاء الاصطناعي (الحوسبة عالية الأداء) والأنظمة الهجينة الكلاسيكية الكمومية.

limits CMOS وحالة التغيير

على مدار الخمس عقود الماضية، اعتمدت صناعة أشباه الموصلات على تكنولوجيا CMOS (الموصلات المعدنية補充-الأكسيد) لتصنيع几乎 كل الشريحة – من وحدات المعالجة المركزية ووحدات المعالجة الرسومية إلى الهواتف الذكية والأنظمة المدمجة. تستخدم CMOS أزواجًا من الترانزستورات من النوع p وn لتحكم في العمليات المنطقية، وتستهلك الطاقة بشكل رئيسي عند تغيير الحالات. تمكن هذا التفوق بفضل قانون مور: القدرة على تقليل حجم الترانزستورات بشكل مستمر، ووضع المزيد منها على الشريحة، وتحقيق أداء أفضل بتكلفة أقل.

لكن هذا التقدم قد تباطأ بشكل كبير. الشريحة الحديثة تواجه قيودًا حرارية وكمومية. تقليل حجم الترانزستورات بشكل أكبر يسبب تيار تسرب ويزيد من استهلاك الطاقة الساكنة. حتى مع التصوير المتقدم، يتعامل المصنعون الآن مع قانون العائدات المتضائلة. ونتيجة لذلك، أصبحت الكفاءة في استهلاك الطاقة – وليس عدد الترانزستورات – الآن الحاجز الأكثر إلحاحًا في هندسة الحوسبة.

وهذا مشكلة خاصة للتحملات الذكاء الاصطناعي. يمكن أن يتطلب تدريب نماذج كبيرة عشرات الميغاواط ساعة من الكهرباء. تشغيل الاستدلال عبر مليارات الاستفسارات يوميًا يزيد من التكلفة. المحاكاة عالية الأداء في الطب والنمذجة المناخية وعلوم المواد مقيدة بشكل مماثل.

ما يجعل الحوسبة الموصلة الفائقة مختلفة؟

توفر الحوسبة الموصلة الفائقة نهجًا مختلفًا بشكل أساسي. بدلاً من الترانزستورات التي تتبدد الطاقة على شكل حرارة، تستخدم التراكب جوزيفسون – أجهزة كمومية صغيرة تسمح للتيار بالتунيل بين الموصلات الفائقة بدون مقاومة. عند تبريدها إلى 4.5 كلفن باستخدام أنظمة التبريد الكريوجيني القياسية، يمكن لهذه الدوائر التبديل في بيكوثانية وستهلك كمية صغيرة من الطاقة للغاية لكل عملية – ما يصل إلى 100000 مرة أقل من CMOS.

هذا ليس الحوسبة الكمومية، التي تعتمد على الارتباط والاحتمالات. تستخدم نهج Snowcap المواد الموصلة الفائقة لتنفيذ منطق رقمي حتمي – مما يعني أنها يمكنها تشغيل البرامج والتحملات التقليدية. يكمن الفائدة في قدرتها على تقديم أداء حوسبة كلاسيكي بكفاءة أعلى بكثير، مع اتصالات بدون مقاومة وضياع تبديل معتدل.

على الرغم من إمكانياتها، ظلت المنطق الموصلة الفائقة محصورة في مختبرات البحث بسبب التحديات الهندسية والتصنيعية. كان دمج هذه الدوائر في تصاميم الشريحة الحديثة يتطلب حلًا لمسائل مثل القابلية للتوسع والتبريد ومتطلبات أدوات التصميم.

نهج Snowcap وتكنولوجيا

ما يميز Snowcap هو التركيز على النشر العملي. على عكس الجهود السابقة الموصلة الفائقة التي تتطلب مواد غير عادية أو تصنيع مخصص، تم تصميم منصة Snowcap لتكون متوافقة مع عمليات تصنيع أشباه الموصلات ขนาด 300 ملم. تستخدم مواد وأساليب تم إثباتها بالفعل في أنظمة الحوسبة الكمومية، مثل البنية التحتية الكريوجينية القائمة على الهليوم.

تم بناء المنصة أيضًا لدعم تصاميم المنطق الرقمي الحالية. بدلاً من要求 المطورين إعادة كتابة البرامج أو تعلم مفاهيم جديدة، توفر Snowcap مسارًا لتحويل وحدات المعالجة المركزية التقليدية ووحدات المعالجة الرسومية ومسرع الذكاء الاصطناعي إلى هيكلها الموصل الفائق. تصف الشركة عروضها بأنها مضاعف أداء وكفاءة يمكن أن يضاف إلى مراكز البيانات المستقبلية مع انقطاع أدنى.

الرئيس التنفيذي Mike Lafferty، وهو ветер من قسم الهندسة الموصلة الفائقة والكمومية في شركة Cadence، يترأس فريقًا يتضمن رئيس العلوم د. آنا هير ومدير التكنولوجيا د. كوينتين هير، وكلاهما معترف به على نطاق واسع لمساهمتهما في تصميم الأنظمة الموصلة الفائقة. يتضمن مجلس الإدارة السابق التنفيذي لشركة NVIDIA Brian Kelleher وPhil Carmack، الذي كان سابقًا نائب الرئيس للهندسة السيليكونية في جوجل.

يصوغ Lafferty مهمة الشركة بالكلمات التالية: “نحن نبني أنظمة حوسبة للحدود مما هو ممكن физيًا. تتيح لنا المنطق الموصل الفائق أن ندفع إلى ما وراء حدود CMOS لتلبية متطلبات التطبيقات الذكاء الاصطناعي والكمومية الهجينة الجديدة”.

الصورة الأكبر: الطاقة والذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات

تتجاوز الآثار منصة الشريحة. تعتبر مراكز البيانات بالفعل مساهماً متزايداً في استهلاك الكهرباء العالمي، وتكمن تسريع الذكاء الاصطناعي في تفاقم المشكلة. مع تضييق الدول للمعايير الانبعاثية وواجهة شبكات الطاقة للضغط، أصبحت استدامة بنية الحوسبة مشكلة رئيسية – وليس فقط لموفري التكنولوجيا، ولكن للحكومات والشركات.

تعالج نهج Snowcap الموصل الفائق هذا الضغط مباشرة. من خلال تقليل طاقة التبديل وإزالة الخسائر المقاومة في الارتباطات، تتمتع التكنولوجيا بإمكانية تقليل الطاقة التشغيلية بشكل كبير. في البيئات الكريوجينية الموجودة بالفعل لمنظومات الكمومية، يمكن أن ينخفض التكلفة الهامشية لتشغيل التحملات الكلاسيكية إلى جانب الكمومية بشكل كبير.

تفتح هذه التلاقي بين الحوسبة الكمومية والكلاسيكية في نفس الغلاف التبريدي إمكانيات مثيرة للاهتمام: معالجة البيانات في الوقت الفعلي للتحеримات الكمومية، خوارزميات الذكاء الاصطناعي-الكمومية الهجينة، وغيرها الكثير.

الطريق أمام الحوسبة

مع دفع الذكاء الاصطناعي والنمذجة العلمية وأبحاث الكمومية حدود البنية التحتية الحالية، تواجه الصناعة لحظة حاسمة. لم يعد التوسع التقليدي ل CMOS كافياً لتلبية المتطلبات الحوسبية المتزايدة، خاصة مع أن استهلاك الطاقة يصبح مقياسًا أساسيًا. تكتسب أنماط جديدة – من الحوسبة البصرية والشريحة العصبية الشبيهة إلى الأنظمة الكريوجينية والموصلة الفائقة – زخماً كبديل للهياكل التي يمكنها تقديم أداء أكبر مع طاقة أقل.

تظهر الحوسبة الموصلة الفائقة، التي كانت تعتبر في السابق غير عادية للاستخدام التجاري، كأحد الخيارات الأكثر عمليًا – خاصة مع أن البنية التحتية الكريوجينية أصبحت أكثر شيوعًا في البيئات الكمومية. على الرغم من التحديات المتبقية حول دمج الذاكرة وتصميم النظام و成熟 النظام البيئي، فإن المكاسب المحتملة في الكفاءة كبيرة جدًا لدرجة لا يمكن تجاهلها.

Snowcap Compute هي واحدة من مجموعة صغيرة من الشركات التي تراهن على هذا التحول. من خلال محاذاة المنطق الموصل الفائق مع ممارسات التصنيع ومراكز البيانات الموجودة، تقدم مسارًا محتملًا للأمام في عالم ما بعد CMOS – عالم حيث لا يعد الأداء مرتبطًا بالحرارة، ولا يتحدد الحجم بمواد السيليكون.