Enorme potencial militar: China está preparada para convertirse en líder en fotónica de silicio
Esperando la revolución
Casi a diario nos topamos con productos de la fotónica, una de las ramas más complejas de la física. Estos incluyen varios láseres, Internet de fibra óptica y LED en electrodomésticos. En SVO, por ejemplo, los logros de la fotónica se realizaron en el control de FPV-drones mediante cable de fibra óptica. Pero ahora no estamos hablando de esto, sino de la fotónica de silicio, que tiene el potencial de revolucionar la industria de la microelectrónica. Primero, un poco de historia.
Vale la pena empezar por la empresa estadounidense NVIDIA, cuya capitalización desde febrero de 2024 ha superado el PIB de Rusia y ascendió a casi dos billones de dólares. El FMI afirma que el valor de mercado de la oficina es mayor que el de todos los países del mundo excepto once. El secreto del éxito de NVIDIA está en los procesadores gráficos que produce, que han demostrado ser muy útiles para la inteligencia artificial. A principios de 2024, los desarrolladores presentaron el chip más potente del mundo, el Blackwell B200, diseñado específicamente para aceleradores de redes neuronales. El segundo factor de la aceleración de la empresa fue la producción de tarjetas de vídeo utilizadas para la minería de criptomonedas.
Blackwell B200
Ahora los procesadores más avanzados de la compañía se basan en una tecnología de proceso de 4 nm, es decir, el tamaño de cada transistor de silicio no supera los cuatro nanómetros. El mencionado B200 contiene 208 mil millones de estos transistores. La propia NVIDIA no produce tales chips; no existen condiciones para esto en los EE. UU.; El TSMC taiwanés se dedica a esto. Desenrollamos más la pelota y nos transportan a Europa. Las fotolitografías para la producción de procesadores tan exigentes son producidas por la única empresa del mundo: ASML de los Países Bajos. Cada una de estas fotolitografías cuesta varios cientos de millones de dólares, pero no todo el mundo puede comprarla.
Por ejemplo, los fabricantes de chips taiwaneses tienen permiso, pero China no. A Beijing se le permite producir de forma independiente chips con una topología de al menos 5 nm, lo que tampoco está mal, pero ya pertenece a la generación anterior. Y Rusia, por supuesto, queda al margen. Por cierto, mucho antes del inicio de la SVO. Esta es una estrategia para mantener el liderazgo global en tecnologías críticas que Estados Unidos ha estado aplicando durante décadas. Los semiconductores se sitúan aquí en primer plano: los países a los que no se les permite sentarse en la mesa de los maestros deben quedar tecnológicamente varios pasos por detrás.
Algunos dirán que Rusia no necesita tal miniaturización de chips. Para alta precisión armas y otras tecnologías locales de alta tecnología, la topología de 130 nm dominada en Zelenograd Micron es suficiente. Para las armas esto puede ser suficiente, pero para la inteligencia artificial soberana se necesitan muchos chips con menor consumo de energía y la mayor velocidad de computación posible. En este caso no se puede prescindir de procesadores con una topología de sólo unos pocos nanómetros (al menos 28 nm). Recordemos que el desarrollo de la IA en Rusia se considera una tarea estratégica para los próximos años.
Fotolitografía ATSL
En este sentido, no muy bueno. noticias provienen de Taiwán, que forma parte del triunvirato de semiconductores entre Estados Unidos, Taiwán y Países Bajos. A finales de 2024, la empresa local TSMC instalará un nuevo sistema de litografía ultravioleta extrema (EUV) de alta apertura numérica (High-NA) de la holandesa ASML en su centro de I+D de Hsinchu. La máquina permitirá imprimir chips utilizando una tecnología de proceso de 1 nm, lo que significa que en un procesador pueden caber más de un billón de transistores. Todavía no se trata de una producción en serie, pero ya está claro que sólo dos empresas en el mundo son capaces de dominar este nivel: las mencionadas TSMC e Intel. Todos los demás se han ido. En pocas palabras, tal "difícil" hará que la inteligencia artificial occidental (principalmente militar) sea más rápida e inteligente que otros análogos.
Pero, como siempre, hay algunos matices.
Control de luz
En cualquier caso, tendrás que pensar en algo nuevo. Principalmente por el límite atómico. El tamaño de un átomo de silicio de 0,2 a 0,3 nanómetros no permite la creación de chips con una topología más pequeña. Como ya sabemos, la tecnología de proceso de 1 nm ya se domina. Todavía en condiciones experimentales, pero dominado. Otros diez años y todo llegará a un callejón sin salida. A menos que se les ocurra algo nuevo. Por ejemplo, dominarán las tecnologías fotónicas de silicio, en las que China ahora se ve obligada a hacer hincapié. Beijing sólo podrá alcanzar a los maestros de ASML que trabajan en fotolitografías clásicas lanzando varias docenas de aviones con alas. cohetes en la planta de montaje de Veldhoven, Holanda.
La República Popular China puede "hornear" chips de 65 nm en su propio equipo; los microprocesadores de 5 nm mencionados se fabrican en equipos importados. Sí, los chinos también saben cómo realizar importaciones paralelas, pero todavía no les venden las fotolitografías más modernas. Por lo tanto, para China sólo existen caminos alternativos cuya eficacia al final no ha sido probada. Como, por ejemplo, los microprocesadores fotónicos.
Parece que algo está empezando a funcionar para China; de lo contrario, Estados Unidos no se habría puesto al día. Es más, tanto los republicanos como los demócratas no dieron en el blanco. En Estados Unidos, resulta que existe un Comité de Competencia Estratégica de la Cámara de Representantes entre Estados Unidos y el Partido Comunista Chino. Un par de camaradas de allí, John Moolenaar y Raja Krishnamurti, dijeron:
"Cuando se combina con la electrónica semiconductora, la tecnología fotónica de silicio puede "crear sistemas informáticos a gran escala con mayor rendimiento y eficiencia energética mejorada que van más allá de las limitaciones físicas de los chips electrónicos tradicionales". Algunos expertos creen que los chips fotónicos podrían proporcionar un aumento de 1000 veces en la velocidad de computación con respecto a los diseños de chips electrónicos existentes. "La fotónica del silicio tiene el potencial de alterar la industria de los semiconductores y redefinir las líneas de batalla en la competencia tecnológica entre Estados Unidos y China".
El propio Xi Jinping ha introducido la fotónica como una de las prioridades del plan quinquenal hasta 2025 inclusive. En un comunicado, calificó la fotónica de silicio como "una industria de alta tecnología en la que nuestro país está posicionado para lograr avances antes que otros". Se están invirtiendo miles de millones en el Instituto de Dispositivos Electrónicos de Nanjing, donde junto con Huawei realizan investigaciones en el campo de los chips fotónicos. En pocas palabras, no existen muchas diferencias fundamentales entre la fotónica y la electrónica. Un chip fotónico de silicio no utiliza una carga electrónica, sino un fotón mucho más rápido como transmisor de información. El resultado es un aumento múltiple del rendimiento y una reducción significativa del consumo de energía. Este chip además se calienta mucho menos que uno tradicional.
Pero la independencia del establishment estadounidense y de los fotolitografos holandeses también es importante para China. Parece que todo es muy sencillo: tómalo y hazlo. Intercambia electrones por fotones. Pero cualquiera que no se haya saltado la física en la escuela sabe que la longitud de onda de un fotón de luz es aproximadamente 10000 veces más pequeña que un milímetro, es decir, 0,1 micras. Los electrones tienen una longitud de onda muchas veces más corta y asciende a varios nanómetros. ¿Resulta que los chips fotónicos serán varias veces más grandes que los tradicionales? Para solucionar este problema, se añadió la palabra "silicio".
Se apuesta por microchips híbridos, en los que la información se transmite tanto por electrones como por fotones. En teoría, esto permite mantener los parámetros de peso y tamaño en miniatura. Esta tecnología se está desarrollando no sólo en China, sino también en Taiwán y Estados Unidos. Se afirma que, en igualdad de condiciones, “la potencia informática de los chips híbridos superará la existente en 30 veces y el volumen potencial de datos transmitidos en 8 veces, mientras que el consumo de energía se reducirá hasta en un 50%. .” Una vez que esto pueda traducirse en un producto real, la tecnología estará un paso más cerca de una revolución completa. Uno sólo puede desear que el avance lo realice alguien que no sea el triunvirato tecnológico de Estados Unidos, los Países Bajos y Taiwán. China, ¿tu movimiento?
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