Os GPUs e outros chips usados para treinar IA se comunicam entre si dentro dos datacenters através de “interconexões”. Mas essas interconexões têm largura de banda limitada, o que limita o desempenho do treinamento de IA. Uma pesquisa de 2022 descobriu que os desenvolvedores de IA geralmente lutam para usar mais de 25% da capacidade de um GPU.
Uma solução poderia ser novas interconexões com largura de banda muito maior, de acordo com Vivek Raghunathan, CEO e cofundador da startup Xscape Photonics. O segredo, diz ele, é a fotônica de silício: material à base de silício que manipula a luz para transmitir dados.
“A Xscape criou uma plataforma que conecta vários elementos computacionais de maneira sustentável, enquanto oferece o mais alto desempenho possível”, disse Raghunathan ao TechCrunch em uma entrevista. “O núcleo da escalabilidade desta plataforma depende de sistemas eficientes em termos de energia e custo, que ainda não existem na indústria.”
A Xscape está sediada em Santa Clara, no coração do Vale do Silício, mas tem suas raízes em um laboratório da Universidade de Columbia, onde três professores — Alexander Gaeta, Keren Bergman e Michal Lipson — inventaram uma técnica que acreditavam poder ser usada para transmitir terabytes de dados por meio da luz.
O trio fundou a Xscape em 2022 após recrutar Raghunathan e Yoshitomo Okawachi, um engenheiro de lasers e colega de longa data de Gaeta. Raghunathan se juntou à empresa vindo da Broadcom, onde ajudou a fundar a equipe de fotônica de silício, e da Intel, onde foi gerente dos produtos de fotônica de silício da empresa.
As interconexões tradicionais consistem em fios de metal que transmitem dados na forma de sinais elétricos.
As interconexões baseadas em metal requerem muita energia — e geram muito calor. Elas são limitadas em largura de banda pela condutividade do meio. E, em datacenters com links de fibra óptica entre os componentes, os dados elétricos das interconexões devem ser convertidos em ópticos e vice-versa, introduzindo latência.
A fotônica de silício como a da Xscape, em contraste, consome energia mínima e produz calor negligenciável.
“No passado, usávamos principalmente comunicações ópticas para sistemas de fibra óptica de longa distância”, disse Raghunathan. “Mas os avanços recentes estão permitindo a integração de óptica em chip — na forma de fotônica de silício — e trazendo a interface óptica do plano eletrônico para o plano óptico, tudo dentro do chip.”
O primeiro produto da Xscape é um laser programável para alimentar as interconexões de fibra óptica de datacenters, especificamente os links entre GPUs, chips de IA e hardware de memória. O laser pode aproveitar diferentes cores de luz (ou seja, comprimentos de onda) para transmitir múltiplos fluxos de dados ao longo do mesmo link sem interferência, afirma Raghunathan.
“Sistemas elétricos densamente agrupados tendem a produzir crosstalk, interferência e outros desafios”, disse ele. “No entanto, dentro do domínio óptico, os dados podem ser modulados em diferentes cores, comprimentos de onda ou canais, e todos podem co-propagar dentro do mesmo fio ou fibra — e não interferir uns com os outros.”
Assumindo que a tecnologia funcione como anunciado, a Xscape enfrenta o mesmo desafio que a maioria das startups de hardware: fabricar e vender seus produtos em escala. Em uma possível vantagem sobre rivais de fotônica como Ayar Labs e Celestial AI, os lasers da Xscape podem ser fabricados usando as mesmas instalações usadas para fabricar microeletrônicos em telefones e laptops.
O laser de primeira geração pode emitir entre 4 e 16 cores. No entanto, a Xscape já está planejando versões aprimoradas que poderão emitir até 128.
A Xscape afirma que está “ativamente envolvida” com dez clientes para possíveis implantações, variando de fornecedores a hyperscalers — e que garantiu financiamento da Cisco e da Nvidia, cujos braços de investimento participaram de sua recente rodada de Série A de $44 milhões. Os investimentos não são estratégicos, o que significa que as empresas não são atualmente clientes. Mas Raghunathan observa que a Cisco é um dos maiores vendedores de componentes de rede óptica do mundo.
“Isso reflete a confiança da Cisco e da Nvidia no valor que trazemos para esse ecossistema”, disse Raghunathan.
A última rodada de financiamento foi liderada pela IAG Capital Partners, e trouxe o total arrecadado pela empresa para $57 milhões. Raghunathan diz que os recursos serão usados para expandir a equipe de 24 pessoas da Xscape e aumentar a fabricação de seus lasers e tecnologia fotônica relacionada.
“O financiamento permitirá que a Xscape empurre os limites de nossa plataforma e a integre com simulação, computação de alto desempenho e software de IA para ajudar clientes de todas as indústrias a levar suas inovações a novos patamares”, disse Raghunathan.
A Xscape certamente tem muito trabalho pela frente. Além de Ayar e Celestial, a empresa compete com a Intel no mercado de fotônica de silício de bilhões de dólares. A Intel afirma ter enviado mais de 8 bilhões de chips fotônicos e 3,2 milhões de lasers em chip desde 2016.