Snowcap Compute julkistaa 23 miljoonan dollarin rahoituksen superjohteen aikakaudeksi tekoälyssä ja HPC:ssä

Maailmanlaajuinen pilvilaskennan kulutus on odotettavissa saavuttavan 1,3 biljoonan dollarin rajan vuoteen 2025 mennessä, joka heijastaa poikkeuksellista kysyntää skaalautuvasta ja tehokkaasta laskennan infrastruktuurista. Tämän kasvun aikana Snowcap Compute julkisti tänään julkisen lanseerauksensa ja 23 miljoonan dollarin siemeneräilyn, jota johtaa Playground Global. Tämä on ensimmäinen sijoitus entisen Intelin toimitusjohtajan Pat Gelsingerin osalta liittymisestä yritykseen. Lisäksi sijoittajina ovat mukana Cambium Capital ja Vsquared Ventures, mikä osoittaa kasvavaa luottamusta vaihtoehtoisiin laskennan arkkitehtuureihin. (INTC )

Snowcapin tehtävä on kaupallistaa superjohteinen laskenta — erityisesti alusta, joka korvaa perinteiset piipussa transistoreja superjohtavilla logiikkaporteilla, lupaavilla merkittäviä suorituskyvyn ja energiatehokkuuden parannuksia. Tämä on rohkea yritys uudelleenmuotoilla, miten datakeskukset voivat tukea nopeasti kehittyviä tekoäly-, korkean suorituskyvyn laskenta- ja kvantti-klassisten hybridi-järjestelmien aloja.

CMOS:n rajoitukset ja muutoksen tarve

Viimeisen viidenkymmenen vuoden ajan puolijohdeteollisuus on riippunut CMOS (komplementaarinen metalli-oksidipuolijohde) -teknologiasta lähes jokaisen sirun valmistukseen — CPU:ista ja GPU:ista älypuhelimiin ja upotettuihin järjestelmiin. CMOS käyttää p-tyyppisten ja n-tyyppisten transistorien pareja loogisten operaatioiden hallintaan, kuluttaen virtaa pääasiassa tilan vaihdon aikana. Sen valtakausi on ollut mahdollista Mooren lailla: transistoreiden koon pieneneminen, sirujen tiheyden lisääminen ja suorituskyvyn parantaminen alhaisemalla kustannuksella.

Mutta tämä edistys on hidastunut dramaattisesti. Nykyaikaiset sirut törmäilevät termisiin ja kvanttimekaanisiin rajoituksiin. Transistoreiden koon pieneneminen aiheuttaa vuotavirtaa ja lisää staattista virrankulutusta. Jopa edistyneen litografian kanssa valmistajat kamppailevat vähenevien palautteen lain kanssa. Tuloksena energiatehokkuus — eikä transistoreiden lukumäärä — on nyt tärkein pullonkaula laskennan arkkitehtuurissa.

Tämä on erityisen ongelmallista tekoälykuormituksille. Suurten mallien koulutus voi vaatia kymmeniä megawattitunteja sähköä. Päätöksen suorittaminen miljardeja kertoja päivässä moninkertaistaa tämän kustannuksen. Korkean suorituskyvyn simulaatiot lääketieteessä, ilmaston mallinnuksessa ja materiaalitieteessä ovat samalla tavalla rajoitettuja. Maailma tarvitsee uuden luokan laskennan alustoja — sellaisia, jotka voivat skaalautua ilman vastaavaa lämmön, kustannuksen ja hiilidioksidipäästöjen kasvua.

Mikä tekee superjohteen laskennan erilaiseksi?

Superjohteen laskenta tarjoaa perustavanlaatuisesti erilaisen lähestymistavan. Sen sijaan, että transistoreja, jotka hävittävät energiaa lämmönä, se käyttää Josephson-liittymiä — pieniä kvanttilaitteita, jotka sallivat virran tunneloida superjohteiden välillä ilman vastusta. Kun ne jäähtyvät 4,5 Kelvinin lämpötilaan standardien kryo-tekniikoiden avulla, nämä piirit voivat vaihtaa pikosekunteja ja kuluttaa ällistyttävän vähän energiaa operaatiota kohden — jopa 100 000 kertaa vähemmän kuin CMOS.

Tämä ei ole kvanttilaskenta, joka perustuu sidoksiin ja todennäköisyyksiin. Snowcapin lähestymistapa käyttää superjohteita suorittamaan determinististä digitaalista logiikkaa — tarkoittaen, että se voi suorittaa perinteistä ohjelmistoa ja kuormituksia. Etu on kyvyssä tarjota klassisen laskennan suorituskyky äärimmäisen tehokkaasti, nollaresistanssisilla väylillä ja minimoidulla vaihtovirran menetyksellä.

Vaikka sen potentiaali on suuri, superjohteen logiikka on historiallisesti jäänyt tutkimuslaboratorioihin johtuen insinöörinti- ja valmistusongelmista. Näiden piirien integrointi moderniin sirupohjaiseen suunnitteluun vaati ratkaisun ongelmien kuten skaalautuvuuden, jäähdytyksen ja suunnittelutyökalujen yhteensopivuuden suhteen. Snowcap väittää tehneensä edistystä kaikilla näillä rintamilla.

Snowcapin lähestymistapa ja teknologia

Mikä erottaa Snowcapin on sen painopiste käytännön käyttöönotossa. Toisin kuin aiemmat superjohteen pyrkimykset, jotka vaativat eksoottisia materiaaleja tai mukautettua valmistusta, Snowcapin alusta on suunniteltu olevan yhteensopiva 300 mm puolijohdevalmistusprosesseilla. Se käyttää materiaaleja ja menetelmiä, jotka on jo osoitettu toimiviksi kvanttilaskentajärjestelmissä, kuten heliumipohjaisessa kryo-infrastruktuurissa.

Alusta on myös rakennettu tukemaan olemassa olevia digitaalisen logiikan suunnittelua. Sen sijaan, että kehittäjien tarvitsisi uudelleenkirjoittaa ohjelmistoa tai oppia uusia paradigmoja, Snowcap tarjoaa tien perinteisten CPU:iden, GPU:iden ja tekoälykiihdyttimien siirtämiseksi sen superjohteen arkkitehtuuriin. Yritys kuvailee tarjontaansa suorituskyvyn ja tehokkuuden moninkertaisena, joka voidaan lisätä tuleviin datakeskuksiin vähäisimmällä häiriöllä.

Toimitusjohtaja Mike Lafferty, joka on Cadencen superjohteen ja kvantti-insinöörinti divisioonan veteraani, johtaa tiimiä, johon kuuluvat Chief Science Officer Dr. Anna Herr ja Chief Technology Officer Dr. Quentin Herr, jotka molemmat ovat laajasti tunnustettuja superjohteen järjestelmien suunnittelun osalta. Neuvonantajaryhmään kuuluvat entinen NVIDIA GPU -johtaja Brian Kelleher ja Phil Carmack, joka on aiemmin toiminut Googlen piirien insinöörinti-johtajana.

Lafferty määrittelee yrityksen tehtävän suorapuheisesti: “Rakennamme laskentajärjestelmiä fysiikan mahdollisuuksien äärirajoille. Superjohteen logiikka antaa meille mahdollisuuden ylittää CMOS-rajat tulevaisuuden tekoäly- ja hybridi-kvanti-sovellusten vaatimusten täyttämiseksi.”

Laajempi kuva: Energia, tekoäly ja datakeskukset

Vaikutukset ulottuvat sirun suorituskyvyn ulkopuolelle. Datakeskukset ovat jo nyt suuri osa maailmanlaajuista sähköntarvetta, ja tekoälyn kiihdyttäminen vain lisää ongelmaa. Kun valtiot kiristävät päästörajoituksia ja energiaverkot kohtaavat jännitystä, laskennan infrastruktuurin kestävyys on tulevaisuuden kannalta tärkeä kysymys — ei vain teknologia-alalla toimiville, vaan myös hallituksille ja yrityksille.

Snowcapin superjohteen lähestymistapa vastaa tähän paineeseen suoraan. Vähentämällä kytkentäenergiaa ja poistamalla resistiiviset häviöt väylissä, teknologia voi leikata operaatioenergiaa merkittävästi. Kryo-ympäristöissä, joita jo nyt käytetään kvantti-järjestelmissä, klassisen laskennan suorittamisen marginaalikustannukset voivat laskea dramaattisesti.

Tämä kvantti- ja klassisen laskennan yhdistyminen samassa jäähdytyskuoressa avaa mielenkiintoisia mahdollisuuksia: reaaliaikainen datankäsittely kvanttikokeita varten, hybridi-ai-kvanti-algoritmit ja paljon muuta.

Tie laskennan tulevaisuuteen

Kun tekoäly, tieteellinen mallinnus ja kvanttitutkimus työntävät nykyisen infrastruktuurin rajoja, teollisuus kohtaa ratkaisevan hetken. Perinteinen CMOS-skalaus ei ole enää riittävästi kasvavan laskennan vaatimusten täyttämiseksi, erityisesti kun energiankulutus muuttuu yhdeksi ydintehtäväksi. Uudet paradigmat — kuten optinen laskenta ja neuromorfiset sirut — saavat jalansijaa, kun tutkijat ja insinöörit etsivät arkkitehtuureja, jotka voivat tarjota enemmän suorituskykyä vähemmällä virralla.

Superjohteen laskenta, jota aiemmin pidettiin liian eksoottisena kaupalliseen käyttöön, nousee yhdeksi pragmaattisimmista vaihtoehdoista — erityisesti kun kryo-infrastruktuuri yleistyy kvanttiympäristöissä. Vaikka haasteita on edelleen muistin integroinnissa, järjestelmän suunnittelussa ja ekosysteemin kypsentymisessä, potentiaaliset tehokkuusparannukset ovat liian suuria jätettäväksi huomiotta.

Snowcap Compute on yksi niistä harvoista yrityksistä, jotka panostavat tähän muutokseen. Sen superjohteen logiikkaa yhdistämällä vakiintuneisiin valmistus- ja datakeskustapoihin se tarjoaa yhden mahdollisen tien eteenpäin post-CMOS-maailmassa — maailmassa, jossa suorituskyky ei ole enää sidottu lämpöön eikä skaalaus enää rajoitettu piiksi.