GPU mit 2.560 TOPS Chinesisches Team entwickelt einen neuartigen optischen Chip

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China kann aufgrund der US-Boykotte keine fortgeschrittenen Chips wie den RTX 4090 von Nvidia kaufen. Jetzt hat es selbst einen optischen Chip entwickelt, der doppelt so schnell wie die US-amerikanische Konkurrenz ist.

Der Chip namens „Meteor 1“ sei der „erste hochparallel integrierte optische Rechenchip“, berichtet die South China Morning Post (SCMP) in Hongkong. Er könne mehr als 100 Rechenprozesse parallel durchführen und erreiche rein rechnerisch eine Spitzenleistung von 2.560 TOPS, was den fortschrittlichsten GPUs von Nvidia vergleichbar sei, schreibt die Zeitung.

Entwickelt wurde der neue Chip von Xie Peng, Han Xilin und ihrem Team am „Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics“ (SIOM), das zur Chinesischen Akademie der Wissenschaften gehört; in Kooperation mit Hu Guangwei von der „Nanyang Technological University“ (NTU) in Singapur.

Die Entwicklung ermögliche „eine hundertfache – und sogar noch höhere – Steigerung der optischen Rechenleistung durch ultrahohe Parallelität ohne Vergrößerung der Chipgröße und eröffnet damit einen neuartigen technologischen Weg für zukünftige optische Computer“, schreiben die Forscher in einem eigenen Aufsatz im chinesischen Wissenschaftsjournal eLight vom 17. Juni 2025.

Teamwork

Die Wissenschaftler hatten sich zuvor auf mehrere Teams verteilt, die sich jeweils unterschiedliche Hürden des Rechnens mit optischen Chips vorgenommen hatten. Der nicht mit Elektrizität, sondern mit Licht arbeitende optische Kernchip selbst, den sie gebaut haben, verfügt über eine hohe Übertragungsbandbreite (mehr als 40 nm) und ermöglicht so die vielen parallelen Rechenvorgänge.

Er nutze einen „integrierten Mikrokavitäts-Frequenzkamm mit einem Ausgangsspektrum von mehr als 80 Nanometern und könne mehr als 200 Wellenlängen gleichzeitig unterstützen“, heißt es. Auch andere Komponenten wurden optimiert, etwa eine Treiberplatine mit mehr als 256 Kanälen. Mit all diesen Verbesserungen gemeinsam wurde die „Rechenparallelität“ des optischen Chips gesteigert.

Den Medienberichten zufolge konnte das Team so einen „Weltrekord“ aufstellen, indem es mehr als 100 Rechenaufgaben gleichzeitig auf ihrem System ausführte.

Die technischen Hürden sprengen

Teamleiter Xie Peng hat am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA promoviert und anschließend sowohl in Oxford als auch an der NTU in Singapur geforscht. Erst vergangenes Jahr hatte er dann das Team für die Entwicklung optischer Chips am SIOM in Shanghai gegründet. Dieser Forschungserfolg in China ist aus zwei verschiedenen Gründen interessant.

Zum einen stellt er ein potenzielles „Leapfrogging“ Chinas im KI-Rennen mit den USA in Aussicht. Die von Washington nicht nach China gelieferten GPUs von Nvidia sind vordergründig wegen ihrer parallelen Rechenkünste für KI-Datenzentren relevant. Zum anderen war – von den politischen Querelen ganz unabhängig – die Entwicklung optischer Rechner in den USA, Europa und China gleichermaßen zuletzt an ähnliche technische Hürden gestoßen.

Man setzt auf Parallelität

Bei zwei wichtigen Parametern, der Größe der Chip-Matrix und der optischen Taktfrequenz, ist man bereits weit fortgeschritten und es wird immer schwerer, noch weitere Optimierungen zu erzielen. Bleibt als dritter wichtiger Ansatz und Ausweg die Parallelität der photonischen Informationsverarbeitung – und genau hier setzten Xie und sein Team am SIOM in Shanghai nun an.

Wenn ihr Weg im Detail weiter verbessert werden kann, ermöglicht er perspektivisch eine größere Skalierung von Rechenvorgängen als die weitere Miniaturisierung von herkömmlichen GPUs, oder auch neue Methoden wie das 3D-Packaging. „Wir sind fest davon überzeugt, dass optisches Rechnen mit der Skalierbarkeit, die unser Ansatz potenziell adressiert, den stetig wachsenden Anforderungen an die Rechenleistung durch die KI gerecht werden kann“, zitiert die SCMP den Wissenschaftler. Eine ganze Reihe neuer Anwendungen werde so denkbar. (sb)

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