Brad Booth, NLM Photonicsin toimitusjohtaja – Haastattelusarja

Brad Booth on NLM Photonicsin toimitusjohtaja ja datakeskusten kehityksen veteraani, jolla on johtotehtäviä Microsoft Azuressa, Metassa, Dellissä ja Intelissä. Consortium for On-Board Opticsin perustajana ja IEEE Ethernet -standardien kehittäjänä hän on pitkään yhdistänyt asiakkaiden tarpeita, alan standardeja ja innovatiivisia ratkaisuja.

NLM-fotoniikka kehittää hybridi-orgaanisia elektro-optisia materiaaleja, jotka vähentävät tekoälypohjaisten datakeskusten verkon virrankulutusta jopa 50 %. Sen Selerion-HTX-alusta tarjoaa suuremman kaistanleveyden vähemmällä energialla, mikä mahdollistaa pienempien ja tehokkaampien fotonisten piirien käytön kestävää ja tehokasta laskentaa varten.

Olet kulkenut melkoisen matkan – Metasta, Azuresta ja Microsoftista Consortium for OnBoard Opticsin perustamiseen ja nyt NLM Photonicsin johtamiseen. Mikä sinua henkilökohtaisesti motivoi keskittymään datakeskusten energiankulutuksen parantamiseen?

Suurin osa urastani on keskittynyt viestintään ja liitettävyyteen, työskentelystä Bell-Northern Researchin puhelinlaitteiden parissa Microsoftin verkkoarkkitehtuurien parissa ja teollisuuskonsortioiden, kuten Ethernet Alliancen, Consortium for On-Board Opticsin ja Ultra Ethernet Consortiumin, käynnistämiseen. Olen nähnyt omin silmin, miten moderni tietojenkäsittely riippuu siitä, miten siirrämme dataa.

Tekoälyn nousu on tuonut mukanaan valtavasti kapasiteettia, mutta se on myös lisännyt siirrettävän datan määrää. Fotoniikasta on tullut kriittisen tärkeä osa nykypäivän datakeskuksia, ja sillä on kasvava vaikutus niissä käytettävän energian prosenttiosuuteen. Minua motivoi mahdollisuus muuttaa perusteellisesti fotoniikkateollisuuden kehityskaarta ja tarjota parempaa suorituskykyä pienemmällä energiankulutuksella. Se veti minut NLM Photonicsiin. Emme ainoastaan paranna datakeskuksen energiatehokkuutta, vaan muokkaamme materiaalitasolla mahdollisuuksia tasoittaaksemme kehityskaarta.

Kuulimme, että sinä ja vaimosi elätte kestävästi – kasvatatte karjaa ja keräätte sadevettä sähköverkosta. Miten nämä arvot ovat muokanneet johtajuuttanne ja NLM:n missiota?

Kun vaimoni ja minä muutimme takaisin Austiniin, Texasiin vuonna 2007, ostimme 2.5 hehtaarin tontilta talon, joka oli 100-prosenttisesti riippuvainen sadeveden keruujärjestelmästä. Se oli katalysaattori meille pyrkiä kestävämpään kehitykseen. Päätimme hankkia lypsykarjaa vuohien, kanojen ja helmikanojen lisäksi kasvihuoneen ja puutarhan, ja rakensin vuohenkoppiin ja vuohisatoon täysin sähköverkosta riippumattoman laajennuksen, jossa on oma vedenkeruujärjestelmä. Rakensimme myös taloon laajennuksen, joka sai Austin Energyltä 5 tähden luokituksen. Se oli loistava tilaisuus oppia kestävästä kehityksestä ja siitä, miten energiatehokkuutta mitataan. Olemme hyödyntäneet oppimaamme asiaa pyrkiessämme sisällyttämään sen kaikkialle, missä asumme. Se voi olla haastavaa, mutta se varmasti toi tietoisuuden siitä, miten jopa yksi ihminen voi vaikuttaa.

NLM:n uusien materiaalien sanotaan vähentävän verkon energiankulutusta jopa 50 % ja tarjoavan paljon enemmän kaistanleveyttä. Voitko selittää yksinkertaisesti, miten tämä teknologia toimii ja miksi se on niin läpimurtoinen?

Perinteiset piifotoniikkamodulaattorit perustuvat niin sanottuun kantoaallon ehtymisilmiöön muuttaakseen modulaattorin aaltojohteen läpi kulkevan valon vaihetta tai voimakkuutta. Tiedonsiirtonopeuksien kasvaessa modulointikyky vaatii suurempaa tehoa, mutta johtaa myös signaalin laadun heikkenemiseen. Yli 200 Gb/s nopeuksilla perinteistä piifotoniikkaa ei enää pidetä käyttökelpoisena signaalinlaadun ja tehovaatimusten vuoksi.

NLM:llä olemme kehittäneet perustavanlaatuisesti erilaisen ratkaisun. Korvaamme aaltojohteessa olevan piioksidin orgaanisilla sähköoptisilla materiaaleillamme; tämä mahdollistaa modulaattoreiden toiminnan tehokkaammin ja pienemmällä jalanjäljellä kuin pelkkä pii. Tämä pienempi jalanjälki ja NLM:n materiaalien korkea sähköoptinen herkkyys tarkoittavat suurempaa kaistanleveyttä, alhaisempia käyttöjännitteitä ja useampia fotonisia integroituja piirejä (PIC) kiekkoa kohden, samalla kun säilytetään vakaus yli 120 °C:n lämpötiloissa.

Emme pyydä tehtaita muuttamaan koko infrastruktuuriaan. Hybridilähestymistapamme on jälkivalmistusvaihe, joka ei häiritse tavanomaisia valmistusprosesseja. Advanced Micro Foundryn (AMF) valmistama 1.6T DR8 PIC -piirimme ei vaatinut erikoistyökaluja, ja NLM suoritti jälkikäsittelyn laitoksessamme. Lopulta NLM:n suorittama jälkikäsittely siirretään kumppaneillemme, jotta voimme valmistaa niitä suurtuotantona. NLM:n tavoitteena on mahdollistaa tulevaisuuden fotonisten laitteiden suorituskyvyn skaalaaminen ilman, että energiabudjetit ylittyvät.

NLM tekee yhteistyötä useiden siruvalmistajien ja laitteistoyritysten kanssa. Kenen kanssa teet yhteistyötä juuri nyt, ja miten nämä suhteet auttavat sinua skaalautumaan?

Teemme yhteistyötä upean kumppaniverkoston kanssa fotoniikan ja puolijohdeteollisuuden alalla. Julkisesti olemme keskustelleet yhteistyömme AMF:n, Enosemin ja Centeran kanssa 1.6T DR8 PIC -moottorimme parissa, mutta olemme tehneet yhteistyötä myös sijoittajiemme ja muiden alan toimijoiden kanssa. Nämä yhteistyöt auttavat validoimaan teknologiaamme kolmansien osapuolten avulla todellisissa järjestelmissä ja nopeuttavat matkaamme skaalautuvaan valmistukseen. Kun edistymme kumppaneidemme kanssa, aiomme jakaa lisää tuloksia alan kanssa.

Tekoälydatakeskukset käyttävät valtavasti energiaa – erityisesti verkottumiseen. Jos NLM:n teknologia otetaan laajalti käyttöön, millaisia vaikutuksia sillä voisi olla käytännössä?

Laajassa mittakaavassa käyttöönotettuna teknologiamme voisi vähentää verkkovirrankulutusta tekoälydatakeskuksissa jopa 50 %. Tämä on valtava luku, kun otetaan huomioon, että fotoniikka voi muodostaa 20–40 % datakeskuksen kokonaisenergiankulutuksesta. Tekoälydatakeskuksessa teknologiamme voisi vähentää datakeskuksen kokonaisvirrankulutusta jopa 15 %.

Kun datakeskuspalveluntarjoajat ja hyperskaalaajat pyrkivät skaalaamaan ja kasvamaan, tukivatpa ne tekoälyä tai eivät, datakeskusten fotoniikan virrankulutuksen vähentäminen voi antaa heille mahdollisuuden laajentaa olemassa olevien tilojen kapasiteettia, mikä hidastaa uusien tilojen rakentamistarvetta. Se on tie kestävään kasvuun aikana, jolloin energiasta on tullut keskeinen tekijä.

Miten teknologianne sopii tekoälyjärjestelmissä käytettävään seuraavan sukupolven laitteistoon? Suunnitteletteko olemassa oleville laitteille vai uudentyyppisille järjestelmille, jotka ovat vielä kehittymässä?

Molemmat. NLM:n ratkaisut sopivat seuraavan sukupolven tekoäly- ja datakeskuslaitteistoihin alkaen 200 Gb/s nopeudesta aallonpituutta kohden ja skaalautuen 400 Gb/s nopeuteen aallonpituutta kohden piipohjaisten orgaanisten hybridi (SOH) -PIC-piiriemme avulla. NLM on myös tarjonnut teknologiaa plasmonisille orgaanisille hybridi (POH) -PIC-piireille, kuten Polariton Technologiesin kehittämille. Nämä PIC-piirit ovat... saavutti ennätyksellisen sähköoptisen herkkyyden sovelluksissa jotka vaativat terahertsialueen taajuuksia. NLM työskentelee myös kvanttilaskennan asiakkaan kanssa, koska teknologiaamme voidaan virittää pienemmän häviön saavuttamiseksi.

Näetkö teknologiasi hyödylliseksi tekoälyn ulkopuolellakin – kuten tulevaisuuden kvanttilaskennassa tai avaruuspohjaisessa viestinnässä?

Ehdottomasti. Olemme jo nähneet lupaavia tuloksia kvanttisovelluksissa kvanttiasiakkaamme kanssa, jossa materiaalimme tuottavat puhtaita ja vakaita signaaleja jopa kryogeenisissä lämpötiloissa. NLM:n ratkaisut sopivat hyvin satelliitti- ja avaruusjärjestelmiin, joissa koko, paino ja teho ovat kriittisiä. NLM on saanut valtionavustuksia NASA:lta ja ilmavoimilta (AFWERX) teknologiamme etujen ansiosta. Teknologiamme monipuolisuus avaa monia mahdollisuuksia.

Mitä seuraavaksi on tulossa tuotelinjallesi, Selerionille? Työstätkö tiettyihin toimialoihin, kuten televiestintään tai reunalaskentaan, räätälöityjä versioita?

Julkaisimme juuri Selerion-BHX:n, joka on suunniteltu erityisesti erittäin suuren kaistanleveyden ja pienikokoisten sovellusten, kuten optisen I/O:n ja satelliittiviestinnän, käyttöön. Se tarjoaa ennätyksellisen modulaatiotehokkuuden ja avaa oven järjestelmille, jotka toimivat 400 Gbps:n ja sitä suuremmalla nopeudella. Pystymme räätälöimään materiaalimme tiettyihin toimialoihin televiestinnästä puolustusteollisuuteen, koska yksi koko ei sovi kaikille. Meillä on myös ei-ristisilloitettavaa teknologiaa, jota myymme tutkimus- ja akateemisille laitoksille.

Työskentelet tutkijoiden kanssa yliopistoista, kuten UW ja ETH Zürich. Mitä on suunnitteilla, ja voisitko kertoa jännittävistä kehitysaskeleista, joita meidän tulisi seurata?

Rakennamme vuosikymmenten perustustyön pohjalle Washingtonin yliopistossa, ja tiimimme on tehnyt yhteistyötä maailmanluokan laboratorioiden ja tutkimuslaitosten kanssa. Jotkut jännittävimmistä kehitysaskeleista liittyvät uusiin sähköoptisten materiaaliemme sukupolviin, jotka vievät entistä pidemmälle nopeuden, vakauden ja energiatehokkuuden suhteen. Kerromme mielellämme lisää, kun voimme julkistaa sen.

Olet aiemmin ollut mukana muokkaamassa tärkeitä teknologiastandardeja. Kuinka tärkeää on, että uudet materiaalit, kuten sinun materiaalisi, sopivat globaaleihin alan standardeihin?

Se on kriittistä. Käyttöönotto riippuu yhteentoimivuudesta, ja alan on luotettava siihen, että uudet materiaalit sopivat olemassa oleviin ekosysteemeihin. Siksi keskitymme yhteensopivuuteen standardinmukaisten piitehtaiden kanssa ja teemme yhteistyötä standardointielinten kanssa. Tavoitteenamme on helpottaa kumppaneiden teknologiamme käyttöönottoa ilman, että heidän tarvitsee muokata koko prosessiaan.

Mitä neuvoja antaisit nuorille insinööreille tai startup-yritysten perustajille, jotka haluavat työskennellä kestävien ja vaikuttavien teknologioiden parissa?

Älä pelkää haastaa vallitsevaa tilannetta. Monet läpimurrot syntyvät oletusten uudelleenarvioinnista – olipa kyse sitten materiaaleista, järjestelmistä, tehosta tai mittakaavasta. Ja muista: sinun ei tarvitse rakentaa kaikkea itse. Etsi alan hyviä mentoreita ja kumppaneita auttamaan sinua haasteiden edessä. Tee yhteistyötä, iteroi ja keskity ratkaisemaan reaalimaailman pullonkauloja. Maailma tarvitsee teknologiaa, joka ei ainoastaan toimi, vaan myös kestää käytössä.

Kiitos hienosta haastattelusta ja työstäsi kestävän kehityksen ja datakeskusten parissa. Lukijoiden, jotka haluavat oppia lisää, kannattaa käydä osoitteessa NLM-fotoniikka.