Cina Promuove Chip Fotonici per l'IA in Sfida all'Hardware Elettronico Dominante

Il panorama dell'informatica avanzata sta attraversando una transizione significativa, allontanandosi dalla supremazia dell'hardware elettronico tradizionale per adottare metodologie che sfruttano la luce. In questo contesto di evoluzione, la Repubblica Popolare Cinese si sta affermando come promotore chiave dei chip fotonici, dispositivi che impiegano i fotoni anziché gli elettroni per l'elaborazione dei dati, ponendosi in diretta competizione con le attuali Unità di Elaborazione Grafica (GPU) prevalenti. Questa iniziativa è strettamente collegata alla strategia nazionale cinese per raggiungere l'autosufficienza tecnologica e per ottimizzare il consumo energetico della sua infrastruttura di Intelligenza Artificiale (IA) in rapida crescita.

Le prime dimostrazioni di questi sistemi emergenti indicano un potenziale incremento di velocità ed efficienza fino a cento volte superiore rispetto alle controparti elettroniche per specifiche attività computazionali. Un esempio concreto di questa ricerca è il chip denominato LightGen, sviluppato congiuntamente dai ricercatori della Shanghai Jiao Tong University e della Tsinghua University, il cui annuncio è stato reso noto nel corso del 2025. Questo prototipo, come dettagliato nella pubblicazione su Science del dicembre 2025 e guidato dal Professor Chen Yitong, integra oltre due milioni di neuroni fotonici in una struttura compatta. LightGen ha dimostrato capacità superiori nell'esecuzione di compiti di IA generativa, come la sintesi di immagini e la creazione di video, utilizzando un algoritmo di addestramento non supervisionato che riduce la necessità di vasti set di dati etichettati. Le stime conservative riportano una velocità di sistema di 35.700 Tera Operazioni al Secondo (TOPS) e un'efficienza energetica di 664 TOPS/watt, superando di oltre cento volte le prestazioni dell'A100 di Nvidia in questi ambiti.

Parallelamente, l'Università Tsinghua ha presentato un progetto distinto, l'ACCEL (All-Analogue Chip Combining Electronics and Light), che adotta un'architettura ibrida. ACCEL combina componenti fotonici con l'elettronica analogica, un approccio che, secondo i rapporti, permette di raggiungere velocità fino a 3.000 volte superiori rispetto a una GPU A100 in determinate attività di visione artificiale. Questo design è stato concepito per eliminare la latenza e il dispendio energetico associati ai convertitori analogico-digitali, un noto collo di bottiglia nei sistemi ibridi convenzionali. Ricerche precedenti sull'ACCEL, pubblicate su Nature, avevano già evidenziato una velocità di 4.600 tera-operazioni al secondo (TOPS) nei compiti di visione.

Questi sviluppi tecnologici si inseriscono in un più ampio piano di investimenti infrastrutturali in Cina, con Shanghai che prevede l'attivazione di cinque nuovi data center entro la fine del 2025, sostenuti da una rete nazionale di dorsale ottica. La Cina sta investendo per costruire un ecosistema nazionale per il futuro dell'elaborazione dati, con l'obiettivo strategico di dominare il mercato globale dell'IA entro il 2030, come delineato nel piano Made in China 2025. L'industria cinese dell'IA è prevista superare il valore di 1,2 trilioni di yuan nel 2025. L'adozione di queste tecnologie fotoniche è ritenuta cruciale per affrontare il fabbisogno energetico crescente dei modelli di IA, dato che i data center hanno consumato 415 TWh nel 2024, un valore destinato a raddoppiare. Sebbene le GPU per uso generale non siano destinate a una rapida obsolescenza, l'integrazione di acceleratori fotonici è considerata essenziale per la visione futura dei sistemi di calcolo avanzati basati sulla luce.

Aziende come Lightmatter e Lightelligence stanno sviluppando piattaforme di IA fotonica, mentre Akhetonics punta a un processore interamente ottico entro la metà del 2025, suggerendo che i team di infrastruttura cloud e enterprise potrebbero iniziare le prove di inferenza fotonica già nel 2025. L'innovazione fotonica, che sfrutta proprietà della luce come fase e distribuzione, consente un'elaborazione più efficiente, riducendo il calore e il consumo energetico rispetto ai sistemi basati su elettroni, aprendo una nuova fase nella competizione tecnologica globale.