Neurophos obtiene 110 millones de dólares para desarrollar procesadores ópticos compactos con inteligencia artificial

Hace dos décadas, el profesor David R. Smith, de la Universidad de Duke, creó una «capa de invisibilidad» real utilizando materiales compuestos artificiales conocidos como metamateriales. A diferencia de su homólogo ficticio en Harry Potter, este prototipo tenía una funcionalidad limitada, ya que solo ocultaba objetos de una longitud de onda de microondas específica. Sin embargo, estos avances fundamentales en la ciencia de los materiales allanaron el camino para posteriores avances en la investigación sobre electromagnetismo.

Hoy en día, la startup Neurophos, con sede en Austin, una empresa de fotónica surgida de la Universidad de Duke y la incubadora Metacept fundada por Smith, está impulsando esta investigación. Su objetivo es abordar uno de los retos más críticos para los laboratorios de IA y los centros de datos a hiperescala: escalar la potencia computacional sin el correspondiente aumento del consumo de energía.

La empresa ha desarrollado un «modulador de metasuperficie» con propiedades ópticas únicas, que le permite funcionar como un procesador de núcleo tensorial. Se especializa en la multiplicación de vectores matriciales, la operación matemática central que subyace a gran parte del trabajo actual de IA, en particular la inferencia. Actualmente, esta tarea la realizan GPU y TPU especializadas basadas en silicio. Al agrupar densamente miles de estos moduladores en un solo chip, Neurophos afirma que su «unidad de procesamiento óptico» (OPU) alcanza velocidades significativamente más altas y una eficiencia energética mucho mayor para la inferencia de IA en comparación con las GPU convencionales que alimentan los centros de datos actuales.

Para financiar el desarrollo de su chip, Neurophos ha obtenido 110 millones de dólares en una ronda de financiación de serie A. La inversión ha sido liderada por Gates Frontier, la empresa de capital riesgo de Bill Gates, con la participación de M12 de Microsoft, Carbon Direct, Aramco Ventures, Bosch Ventures, Tectonic Ventures, Space Capital y otras.

El concepto de computación fotónica no es nuevo. En teoría, los chips que utilizan luz en lugar de electricidad prometen un rendimiento superior, ya que la luz genera menos calor, viaja más rápido y se ve menos afectada por las fluctuaciones de temperatura y las interferencias electromagnéticas.

Sin embargo, persisten los retos prácticos. Los componentes ópticos suelen ser mucho más grandes que los transistores de silicio y son difíciles de fabricar a gran escala. Además, requieren convertidores de datos para cambiar entre señales digitales y analógicas, componentes que a menudo son voluminosos y consumen mucha energía.

Neurophos afirma que su tecnología patentada de metasuperficie resuelve estos problemas simultáneamente. La clave es el tamaño drásticamente reducido del componente, que según se informa es unas 10 000 veces más pequeño que los transistores ópticos convencionales. Esta miniaturización permite integrar miles de unidades en un solo chip, lo que permite realizar cálculos masivamente paralelos y ofrece un salto de eficiencia con respecto al silicio tradicional.

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«Al reducir el tamaño del transistor óptico, podemos realizar muchos más cálculos en el dominio óptico antes de tener que convertir los datos de nuevo al dominio electrónico», explicó el Dr. Patrick Bowen, director ejecutivo y cofundador de Neurophos, en una entrevista con TechCrunch. «Para alcanzar una alta velocidad, primero hay que resolver el reto de la eficiencia energética. Hacer un chip 100 veces más rápido suele significar que consume 100 veces más energía. La verdadera velocidad solo se puede alcanzar una vez que se ha mejorado drásticamente la eficiencia».

Según Neurophos, el resultado es un procesador óptico que supera con creces a los actuales líderes, como la GPU B200 AI de NVIDIA. La startup afirma que su chip funciona a 56 GHz, ofrece un rendimiento máximo de 235 petaoperaciones por segundo (POPS) y consume 675 vatios de potencia. En comparación, afirman que el B200 ofrece 9 POPS a 1000 vatios.

Bowen reveló que Neurophos ya ha conseguido varios clientes para sus diseños (aunque sus nombres siguen siendo confidenciales) y que empresas como Microsoft están evaluando la tecnología de la startup con gran interés.

No obstante, Neurophos está entrando en un mercado muy competitivo dominado por NVIDIA, cuyas GPU de silicio se han convertido en la columna vertebral del auge actual de la IA. Otras empresas también están explorando la computación fotónica, y algunas, como Lightmatter, están cambiando su enfoque hacia las interconexiones ópticas. La propia Neurophos aún se encuentra en fase de desarrollo y tiene previsto realizar los primeros envíos comerciales de sus chips a mediados de 2028.

A pesar del calendario, Bowen confía en que las mejoras en rendimiento y eficiencia de los moduladores de metasuperficie de la empresa crearán una barrera competitiva sustancial.

«El enfoque de otros, incluida NVIDIA, implica mejoras incrementales y evolutivas vinculadas al progreso de fundiciones de silicio como TSMC. Por término medio, un nuevo nodo de proceso de TSMC mejora la eficiencia energética en aproximadamente un 15 % cada dos años», afirmó.

«Incluso si proyectamos las mejoras arquitectónicas de NVIDIA hacia nuestra fecha de lanzamiento en 2028, mantenemos una ventaja enorme. Partimos de una base que es aproximadamente 50 veces más eficiente energéticamente y más rápida que la arquitectura Blackwell actual, tanto en velocidad bruta como en eficiencia».

Para superar los obstáculos históricos de la fabricación de chips fotónicos, Neurophos afirma que su diseño es compatible con los materiales, herramientas y procesos estándar de las fundiciones de silicio, lo que permite una producción en serie rentable.

El nuevo capital acelerará el desarrollo del primer sistema informático fotónico integrado de la empresa. Esto incluye módulos OPU listos para centros de datos, una pila de software completa y hardware de acceso temprano para desarrolladores. La financiación también apoyará la apertura de un nuevo centro de ingeniería en San Francisco y la ampliación de su sede en Austin, Texas.

«La inferencia de la IA moderna requiere una cantidad asombrosa de energía y recursos informáticos», afirma el Dr. Marc Tremblay, vicepresidente corporativo y miembro técnico de Core AI Infrastructure en Microsoft. «Necesitamos un avance computacional a la misma escala que los saltos que hemos visto en los modelos de IA. Esto es precisamente lo que están construyendo la tecnología de Neurophos y su equipo de gran talento».