Прогрессивные фотонные вычислители в контуре суверенной микроэлектроники. ГК «Элемент»

29 сентября 15:00-16:30
Зал №13

Организатор: ГК «Элемент»

Модераторы:

• Семенцов Юрий Анатольевич, вице-президент по стратегическому развитию ГК «Элемент»
• д.т.н. Трещиков Владимир Николаевич, генеральный директор ООО «Т8»

Цели и задачи

Цель круглого стола – обсудить смену вычислительной парадигмы и возможности использования фотонных вычислителей, матричных оптических умножителей и элементов интегральной фотоники для сокращения разрыва с универсальными GPU в рамках современной микроэлектроники Российской Федерации.

Задачи круглого стола:

• обсудить статус фотонных вычислителей: как ведут себя нейросети на фотонных вычислителях, механизмы оптического матричного перемножения, потери точности аналогового тракта, шум и калибровку, ограничения по разрядности и известные проблемы при переходе от лабораторных прототипов к прикладным задачам ИИ;
• рассмотреть архитектуру и параметры разрабатываемого фотонного вычислителя: технологическую платформу, характеристики, маршрут изготовления, требования к элементной базе и планы по масштабированию;
• обсудить сложности постановки технологических процессов для фотонных вычислителей: кремниевая фотоника, нитрид кремния, фосфид индия, тонкоплёночный ниобат лития, гетероинтеграция и гибридные КМОП-фотонные сборки. А также оценить, на каком уровне относительно мирового находится сейчас российский контур;
• зафиксировать возможные траектории развития направления в России и наметить план дальнейших действий по формированию отраслевой дорожной карты.

Современная микроэлектроника, по оценкам экспертного сообщества, приближается к рубежу, за которым дальнейшее наращивание производительности универсальных вычислителей за счёт масштабирования топологической нормы становится всё менее рациональной стратегией для России. Классический маршрут–универсальные GPU топологических норм 3–5 нанометров – в обозримой перспективе представляется труднодостижимым на отечественном оборудовании.

В этой связи в качестве ключевого тезиса круглого стола предлагается к обсуждению следующий: конкурентоспособность российских вычислений может достигаться преимущественно не масштабированием нормы, а постепенной сменой вычислительной парадигмы–переходом к специализированным фотонным архитектурам, в которых основной выигрыш обеспечивается физикой процесса и архитектурой вычислителя, а не литографией.

В центре обсуждения–фотонные вычислители как приоритетное направление. Оптические и фотонные архитектуры потенциально способны выполнять матричные и линейно-алгебраические операции со скоростью света и с существенно меньшим энергопотреблением, что может оказаться значимым для задач искусственного интеллекта, обработки сигналов и защищённой связи. Среди рассматриваемых технологических платформ – кремниевая фотоника, нитрид кремния, интегральные схемы на фосфиде индия и тонкоплёночном ниобате лития, микрорезонаторные решения, оптические матричные умножители и дифракционные оптические нейронные сети. В России, по имеющимся данным, по каждой из этих подобластей сформировался самостоятельный научный задел; открытым остаётся вопрос перевода лабораторных прототипов в инженерные образцы и промышленные изделия, а также готовности заводов микроэлектроники к постановке соответствующих технологических маршрутов.

Центральный вопрос сессии: можно ли в Российской Федерации в ближайшее десятилетие реализовать полный цикл производства фотонных вычислителей как реалистичную альтернативу универсальным GPU-решениям.

Программа сессии:
Открывающий трендвотчинг-доклад–Семенцов Юрий Анатольевич (ГК «Элемент»): обзор мировых и российских фотонных вычислителей, основные тренды, ограничения и задачи направления, готовность отечественных заводов микроэлектроники к постановке фотонных маршрутов.

Далее–основные доклады индустриальных и научных участников.

Завершающий блок–модерируемая дискуссия продолжительностью около 30 минут по итогам докладов.

Приглашены к выступлению:

• Семенцов Юрий Анатольевич, вице-президент по стратегическому развитию ГК «Элемент». Тема доклада «Обзор мировых и российских фотонных вычислителей, ограничения, задачи направления и готовность отечественных заводов микроэлектроники»
• д.т.н. Трещиков Владимир Николаевич ,генеральный директор ООО «Т8». Тема доклада «Фотонный вычислитель для корректировки сигнала в DWDM-сети»
• академик РАН, д.т.н., проф. Сойфер Виктор Александрович, президент Самарского университета им. Королёва (НИЛ-35). Доклад по дифракционным оптическим нейронным сетям и аналоговым фотонным вычислителям
• Петров М. И., в. н. с., руководитель группы, ИТМО – совместно с лазерным центром: фотонные аннилеры и сверхбыстрые оптические переключатели, требования к элементной базе и системным решениям;
• к.ф.-м.н. Страупе Станислав Сергеевич, научный руководитель Центра квантовых технологий СБЕР. Тема доклада «Оптический вычислитель СБЕРА: архитектура, параметры, маршрут изготовления»
• к.ф.-м.н. Тархов Михаил Александрович, начальник лаборатории ИНМЭ РАН. По темам предыдущих докладов: «Разработка технологического процесса создания элементов планарной фотоники на основе нитрида кремния и «Гетерогенные технологии планарной фотоники».

Дополнительные докладчики (к рассмотрению):

• Шипулин Аркадий Владимирович, руководитель лаборатории интегральной фотоники Сколтеха. Тема доклада «Фотонные интегральные схемы с полосой до 22 ГГц, маршрут выпуска отечественных ФИС»
• к.т.н., доц. Родионов Илья Анатольевич, директор НОЦ «Функциональные микро/наносистемы» МГТУ им. Баумана. Тема доклада «Электрооптические модуляторы и совместные с ВНИИА им. Духова работы по отечественным ФИС»
• А. В. Акимов, руководитель лаборатории «Квантовые симуляторы и интегрированная фотоника» RQC-ФИАН – фотоника в квантовых вычислениях и ионные платформы (научный доклад в дискуссии)
• ООО «Московский центр фотоники» (МЦФ, ОЭЗ «Технополис Москва», Зеленоград)–первая в России промышленная фабрика фотонных интегральных схем: доклад по маршруту постановки производства ФИС и готовности отечественного производственного контура для фотонных вычислителей.

Приглашённая профильная научная экспертиза:

• ИНМЭ РАН–к.ф.-м.н. Тархов Михаил Александрович;
• Сколтех, Лаборатория интегральной фотоники–Шипулин Аркадий Владимирович;
• ФИАН — Н. Н. Колачевский, А. В. Акимов;
• ИТМО, Новый физтех — М. И. Петров;
• Самарский университет им. Королёва–академик РАН, д.т.н., проф. Сойфер Виктор Александрович
• МГТУ им. Баумана, НОЦ ФМН –к.т.н., доц. Родионов Илья Анатольевич
• ИФП СО РАН (Новосибирск)–центр полупроводниковой фотоники и фотоэлектроники;
• ООО «Московский центр фотоники» (МЦФ, ОЭЗ «Технополис Москва», Зеленоград)–первая в России фабрика ФИС.

Также приглашены к дискуссии: Минпромторг России, ФПИ, РНФ, Госкорпорация «Росатом», МФТИ, АО «Микрон», АО «НИИМЭ», НИИЭТ, НИИМА «Прогресс», НЗПП с ОКБ «Восток», НИИТМ, Ситроникс-МД, дизайн-центры МЦСТ, АО «Байкал Электроникс», АО «ПКК Миландр», YADRO, GS Group, а также институты развития и банки (ФСИ, ВЭБ.РФ, Газпромбанк, ВТБ, СБЕР).