Un grupo de investigadores de la Universidad de Columbia ha presentado un avance significativo en la tecnología de inteligencia artificial (IA) mediante el desarrollo de una plataforma fotónica-electrónica 3D. Este innovador sistema promete abordar las ineficiencias energéticas y las limitaciones en la transferencia de datos que hasta ahora han restringido el crecimiento de los sistemas de IA. El estudio, titulado «3D Photonics for Ultra-Low Energy, High Bandwidth-Density Chip Data Links», ha sido liderado por Keren Bergman, profesora de Ingeniería Eléctrica, y ha sido publicado en la revista Nature Photonics.
La investigación se centra en un nuevo método que combina la fotónica con circuitos electrónicos avanzados de óxido metálico complementario (CMOS), redefiniendo así la comunicación de datos de alta eficiencia energética y gran ancho de banda. Keren Bergman destacó que esta tecnología es capaz de transferir grandes volúmenes de datos con un consumo energético sin precedentes, superando las barreras históricas que limitaban el movimiento de datos en los sistemas informáticos y de IA tradicionales.
Un avance en la comunicación de datos
El equipo de Columbia colaboró con el profesor Alyosha Christopher Molnar de la Universidad de Cornell para desarrollar un chip fotónico-electrónico integrado en 3D, que alberga 80 transmisores y receptores fotónicos en un espacio compacto. Este chip ofrece un ancho de banda de 800 Gb/s con una eficiencia energética excepcional, consumiendo solo 120 femtojulios por bit. Además, presenta una densidad de ancho de banda de 5.3 Tb/s/mm2, superando ampliamente los estándares actuales.
Diseñado con un enfoque en la reducción de costos, el chip integra dispositivos fotónicos con circuitos electrónicos CMOS y utiliza componentes fabricados en fundiciones comerciales, lo que lo posiciona para una adopción amplia en la industria. Este desarrollo no solo redefine la forma en que se transmiten los datos entre nodos de cálculo, sino que también aborda los cuellos de botella existentes en la eficiencia energética y la escalabilidad.
La integración de chips fotónicos y electrónicos en 3D permite un ahorro energético sin igual y una alta densidad de ancho de banda, liberándose de las limitaciones tradicionales de la localidad de datos. Esta plataforma innovadora permite que los sistemas de IA transfieran de manera eficiente volúmenes masivos de datos, apoyando arquitecturas distribuidas que antes eran inviables debido a limitaciones energéticas y de latencia. Los avances resultantes están preparados para desbloquear niveles de rendimiento sin precedentes, convirtiendo esta tecnología en un pilar fundamental de los futuros sistemas informáticos.
Más allá de la inteligencia artificial, este enfoque tiene un potencial transformador en la computación de alto rendimiento, las telecomunicaciones y los sistemas de memoria disgregada, marcando el inicio de una nueva era de infraestructura informática rápida y eficiente en términos energéticos.
