Brad Booth, generální ředitel NLM Photonics – Interview Series

Brad Booth je generálním ředitelem NLM Photonics a veteránem v oblasti vývoje datových center, s vedoucími roliemi v Microsoft Azure, Meta, Dell a Intel. Je zakladatelem konsorcia pro optiku na palubě a přispěvatelem do standardů IEEE Ethernet, a dlouho spojoval potřeby zákazníků, průmyslové standardy a inovativní řešení.

NLM Photonics vyvíjí hybridní organické elektro-optické materiály, které snižují spotřebu energie sítě datových center až o 50 %. Jeho platforma Selerion-HTX poskytuje více kapacity s menší spotřebou energie, umožňující menší a efektivnější fotonické obvody pro udržitelné a vysoce výkonné výpočty.

Máte za sebou pozoruhodnou cestu – od Meta, Azure a Microsoftu až po založení konsorcia pro optiku na palubě a nyní vedení NLM Photonics. Co vás osobně motivuje ke zlepšování spotřeby energie datových center?

Velká část mé kariéry se soustředila na komunikace a připojení, od práce na telefonních přístrojích v Bell-Northern Research až po práci na síťových architekturách v Microsoftu a spuštění průmyslových konsorcií, jako je Ethernet Alliance, Consortium for On-Board Optics a Ultra Ethernet Consortium. Viděl jsem na vlastní oči, jak moderní výpočetní technika závisí na tom, jak přenášíme data.

Růst umělé inteligence přinesl obrovské schopnosti, ale také zvýšil objem dat, které se přenášejí. Fotonika se stala kriticky důležitou v dnešních datových centrech a má rostoucí dopad na procento energie, které se v nich spotřebuje. Co mě motivuje, je možnost zásadně změnit trajektorii fotonického průmyslu, aby poskytoval lepší výkon se sníženou spotřebou energie. To mě přivedlo k NLM Photonics. Nejenom zlepšujeme energetickou efektivitu datového centra, ale měníme to, co je možné na úrovni materiálu, abychom zploštili trajektorii.

Slyšíme, že vy a vaše manželka žijete udržitelně – chováte hospodářská zvířata a sbíráte dešťovou vodu mimo síť. Jak tyto hodnoty ovlivnily vaše vedení a misi NLM?

Když můj manžel a já se vrátili do Austinu v Texasu v roce 2007, koupili jsme dům na 2,5 akrech, který byl 100% závislý na systému sběru dešťové vody. To bylo katalyzátorem pro nás, abychom se pokusili o větší udržitelnost. Rozhodli jsme se chovat dojnice, kuřice a guinea prase a také mít skleník a zahradu, a já postavil kurník a ohradu pro kozy úplně mimo síť se svou vlastní sběrnou vodou. Také jsme postavili přístavbu domu, která dosáhla hodnocení Austin Energy 5 hvězd. To byla skvělá příležitost naučit se o udržitelnosti a tom, jak se měří energetická efektivita. Použili jsme to, co jsme se naučili, aby jsme to mohli začlenit do všech míst, kde žijeme. Může to být náročné, ale určitě to přineslo povědomí o tom, jak jeden člověk může mít dopad.

Nové materiály NLM mají snížit spotřebu energie sítě až o 50 % a poskytnout mnohem více kapacity. Můžete vysvětlit, v jednoduchých termínech, jak tato technologie funguje a proč je to průlom?

Tradiční křemíkové fotonické modulátory spoléhají na takzvaný efekt deplece nosiče, aby změnily fázi nebo intenzitu světla procházejícího vlnovodem modulátoru. Jak se zvyšují datové rychlosti, schopnost modulovat vyžaduje větší výkon, ale také vede ke zhoršení kvality signálu. Nad 200 Gb/s již tradiční křemíkové fotoniky nejsou považovány za životaschopné kvůli kvalitě signálu a požadavkům na výkon.

V NLM jsme vyvinuli zásadně odlišné řešení. Nahrazujeme křemíkový oxid ve vlnovodu našimi organickými elektro-optickými materiály; to umožňuje modulátorům fungovat efektivněji a v menším rozsahu než křemík sám. Ten menší rozsah a vysoká elektro-optická odpovědnost materiálů NLM se překládá do vyšší kapacity, nižších napětí a více fotonických integrovaných obvodů (PIC) na wafer, a to vše při zachování stability při teplotách nad 120°C.

Nežádáme fabriky, aby změnily celou svou infrastrukturu. Naše hybridní přístup je post-manufacturing krok, který nezasahuje do standardních výrobních toků. Naše 1,6T DR8 PIC vyrobená v Advanced Micro Foundry (AMF) nevyžadovala žádné speciální nástroje, a NLM provedla post-processing ve své vlastní hale. Nakonec bude post-processing NLM přenesen na naše partnery, aby umožnil vysokovýkonnou výrobu. Cílem NLM je umožnit budoucím fotonickým zařízením škálovat jejich výkon bez překročení rozpočtů energie.

NLM spolupracuje s řadou výrobců čipů a hardwarových společností. S kým aktuálně spolupracujete a jak vám tyto vztahy pomáhají škálovat?

Pracujeme s velkým sítí partnerů napříč fotonickým a polovodičovým ekosystémem. Veřejně jsme diskutovali naše spolupráci s AMF, Enosemi a Centera na naší 1,6T DR8 PIC, ale také jsme spolupracovali s našimi investory a dalšími v průmyslu. Tyto spolupráce pomáhají ověřit naší technologii prostřednictvím třetích stran v reálných systémech a urychlit naší cestu k škálovatelné výrobě. Jakmile budeme dělat pokroky s našimi partnery, plánujeme sdílet více výsledků s průmyslem.

Datová centra pro umělou inteligenci spotřebují obrovské množství energie – zejména pro síťování. Pokud by technologie NLM byla široce přijata, jaký by mohl být skutečný dopad?

Pokud by byla naše technologie nasazena v měřítku, mohla by snížit spotřebu energie sítě v datových centrech pro umělou inteligenci až o 50 %. To je obrovské, když uvážíme, že fotonika může představovat 20-40 % celkové spotřeby energie datového centra. V datovém centru pro umělou inteligenci by naše technologie mohla snížit celkovou spotřebu energie datového centra až o 15 %.

Jak poskytovatelé datových center a hyperscalers hledají, jak škálovat a růst, ať už na podporu umělé inteligence nebo ne, snížení spotřeby energie fotoniky v datových centrech může umožnit jim expandovat kapacitu ve stávajících zařízeních, zpomalit potřebu budovat nová zařízení. Je to cesta k udržitelnému růstu v době, kdy energie se stala bránou.

Jak vaše technologie zapadá do nové generace hardwaru používaného v systémech umělé inteligence? Navrhuje se pro stávající zařízení nebo pro nové typy systémů, které ještě vznikají?

Obě možnosti. Řešení NLM se hodí do nächster generace AI a datových center, počínaje 200Gb/s na vlnu a škálováním na 400Gb/s na vlnu s našimi křemíkovými organickými hybridními (SOH) PIC. NLM také poskytla technologii pro plazmonické organické hybridní (POH) PIC, jako jsou ty vyvinuté Polariton Technologies. Tyto PIC dosáhly rekordní elektro-optické odpovědnosti pro aplikace, které vyžadují frekvence v terahertzovém rozsahu. NLM také spolupracuje s klientem v oblasti kvantového počítačového výzkumu, protože naše technologie může být naladěna pro nižší ztrátu.

Vidíte svou technologii jako užitečnou i za hranicemi umělé inteligence – například v budoucích kvantových počítačích nebo kosmických komunikacích?

Určitě. Již jsme viděli slibné výsledky v kvantových aplikacích s našim kvantovým zákazníkem, kde naše materiály poskytují čisté, stabilní signály i při kryo teplotách. Řešení NLM jsou vhodná pro satelitní a kosmické systémy, kde je velikost, hmotnost a spotřeba energie kritická. NLM získala vládní granty od NASA a letectva (AFWERX) kvůli výhodám naší technologie. Univerzálnost naší technologie otevírá mnoho hranic.

Co je další krok pro vaši produktovou řadu, Selerion? Pracujete na verzích přizpůsobených pro konkrétní průmysly, jako je telekomunikace nebo edge computing?

Právě jsme oznámili Selerion-BHX, který je navržen speciálně pro ultra-vysokou kapacitu a malé formátové aplikace, jako je optické I/O a satelitní komunikace. Poskytuje rekordní modulační efektivitu a otevírá dveře pro systémy, které fungují na 400Gbps a více. Máme schopnost přizpůsobit naše materiály pro konkrétní vertikály, od telekomunikací po obranu, protože jeden velikostní model se nehodí pro všechny. Máme také netavitelnou technologii, kterou prodáváme výzkumným a akademickým institucím.

Pracujete s výzkumníky z univerzit, jako je UW a ETH Zurich. Co je v pipeline a můžete sdílet nějaké zajímavé vývojové trendy, které bychom měli sledovat?

Budujeme na desetiletích základních prací na University of Washington a náš tým spolupracuje s světově uznávanými laboratořemi a výzkumnými institucemi. Některé z nejzajímavějších vývojů zahrnují nové generace našich elektro-optických materiálů, které ještě více tlačí na rychlost, stabilitu a energetickou efektivitu. Rádi sdílíme více, jakmile budeme moci veřejně zveřejnit.

Pomáhali jste formovat důležité technologické standardy v minulosti. Jak důležité je, aby nové materiály, jako jsou ty vaše, zapadly do globálních průmyslových standardů?

Je to kritické. Přijetí závisí na interoperabilitě a průmysl potřebuje důvěřovat, že nové materiály se budou hodit do stávajících ekosystémů. Proto se soustředíme na kompatibilitu se standardními křemíkovými fabrikami a proč se zapojujeme do standardizačních orgánů. Naším cílem je učinit snadné pro partnery přijmout naší technologii bez nutnosti kompletně přebudovat celý proces.

Jakou radu byste dali mladým inženýrům nebo zakladatelům startupů, kteří chtějí pracovat na udržitelných, vysoce dopadových technologiích?

Nebojte se zpochybnit status quo. Mnoho průlomů přichází z přehodnocení předpokladů – ať už se jedná o materiály, systémy, energii nebo měřítko. A pamatujte si: nemusíte všechno budovat sami. Najděte dobré mentory a partnery v průmyslu, kteří vám pomohou zvládnout výzvy. Spolupracujte, iterujte a zaměřte se na řešení skutečných světových problémů. Svět potřebuje technologii, která nejen funguje, ale také udrží.

Děkuji za skvělý rozhovor a za práci na udržitelnosti a datových centrech. Čtenářům, kteří chtějí se dozvědět více, doporučujeme navštívit NLM Photonics.