Gates-finanziertes Chip-Startup rechnet optimistisch mit 56 Gigahertz

Das US-Startup Neurophos aus Austin, Texas, sorgt mit am­bi­tio­nier­ten Leistungsversprechen für Aufsehen in der Halbleiterbranche. Durch den Einsatz optischer Technologien will man klassische KI-Be­schleu­ni­ger­chips deutlich übertreffen.

Klassische KI-Chips im Visier

Das vom Gates Frontier Fund des Microsoft-Mitbegründers Bill Gates unterstützte Unternehmen gibt an, einen neuartigen Prozessor auf Basis von Photonik entwickelt zu haben. Konkret spricht Neurophos von einer bis zu zehnfach höheren Rechenleistung im Vergleich zu Nvidias jüngstem KI-Supercomputer Vera Rubin NVL72 bei FP4- und INT4-Workloads - und das bei einem ähnlichen Energieverbrauch, wie der Register berichtet.

Kern der Technologie ist eine sogenannte Optical Processing Unit (OPU), die mit Licht statt elektrischen Signalen rechnet. Entscheidend sei dabei die Kombination aus einer riesigen Rechenmatrix und extrem hohen Taktraten. Laut Firmenchef Patrick Bowen verfügt der Chip über einen einzelnen photonischen Sensor mit einer Matrixgröße von 1.000 mal 1.000 Elementen. Übliche KI-GPUs arbeiten meist mit Matrizen von 256 mal 256. Trotz dieser Dimensionen habe Neurophos die optischen Transistoren drastisch verkleinert, und zwar um den Faktor 10.000 im Vergleich zu heutigen Lösungen aus der Silizium-Photonik.


Während herkömmliche photonische Bauelemente mehrere Millimeter lang seien und sich daher kaum in hoher Dichte integrieren ließen, passe Neurophos' Ansatz erstmals in die Flächen- und Leistungsanforderungen moderner Chips. Die erste Generation des Beschleunigers, Tulkas T100 genannt, besitzt zwar nur das "optische Äquivalent" eines einzelnen Tensor-Kerns und nimmt etwa 25 Quadratmillimeter ein, während Nvidias Vera-Rubin-Chip über 576 Tensor-Kerne beinhalten soll. Dennoch sieht Neurophos darin keinen Nachteil, da die Architektur grundlegend anders arbeitet.

Serienfertigung dauert noch

Ein weiterer entscheidender Faktor ist die Taktfrequenz. Der Tulkas T100 soll mit 56 Gigahertz arbeiten, ein Wert, der deutlich über dem liegt, was heutige CPUs oder GPUs erreichen. Dadurch könne der Chip trotz scheinbar geringerer Ausstattung auf dem Papier höhere effektive Rechenleistungen erzielen.

Nach Angaben des Unternehmens basiert die Fertigung auf bestehenden Halbleiterprozessen. Damit wäre eine Produktion in großen Fabriken wie bei Intel oder TSMC grundsätzlich möglich. Allerdings befindet sich die Technologie noch in der Testphase; eine Serienfertigung wird frühestens für 2028 erwartet. Zudem müssen Herausforderungen wie der Bedarf an großen Mengen an Vektorprozessoren und statischem Speicher noch gelöst werden.

Photonik gilt allerdings generell zunehmend als Schlüsseltechnologie für die nächste Generation von KI-Hardware. Auch etablierte Anbieter wie Nvidia und AMD investieren bereits massiv in diesen Bereich. Neurophos' Ankündigung zeigt, wie dynamisch sich dieses technologische Feld derzeit entwickelt.


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