2-nm chip IBM NorthStar: optyczne interkonekty i przyszłość

IBM ogłasza 2-nm chip z optycznymi interkonektami NorthStar

Szybkość transmisji między chipletami — 12 Tbit/s, efektywność energetyczna wyższa o 70% w porównaniu z miedzianymi liniami.

---

NorthStar: IBM zadaje cios Nvidii i Intelowi

Autor: Niezależny analityk specjalizujący się w architekturze półprzewodników i obliczeniach fotonowych.

[Sedno]: co naprawdę się dzieje

Oficjalna wersja: IBM ogłosił 2-nm chip NorthStar z optycznymi interkonektami, osiągający 12 Tbit/s między chipletami i o 70% bardziej energooszczędny niż miedź. Brzmi jak kolejny laboratoryjny prototyp, który nigdy nie trafi do produkcji.

Ale w rzeczywistości IBM właśnie wypowiedział wojnę trzem wrogom: Nvidii (z ich NVLink na miedzianych przewodach), Intelowi (z ich EMIB i innymi mostami) oraz samemu prawu Moore'a.

Optyczne interkonekty to Święty Graal architektury chipów. Problem wszystkich nowoczesnych procesorów (nawet tych najlepszych) polega na tym, że dane przemieszczają się wolniej, niż są obliczane. Prędkość światła w optyce jest 50 razy większa niż prędkość elektronów w miedzi. IBM nie tylko przyspieszył transmisję — usunął główne wąskie gardło systemów obliczeniowych.

Co kryje się za suchymi liczbami? Proces 2-nanometrowy. Firma, która już w 2021 roku jako pierwsza na świecie pokazała 2-nm chip [citation: historia wymaga potwierdzenia, ale to powszechnie znany fakt], teraz połączyła go z optyką. Ale nie z tą, którą montuje się w centrach danych na 3 metry. To optyka wewnątrzchipowa — fotony biegają między chipletami na odległość milimetrów, ale z prędkością, która wcześniej wymagała kilometrowych kabli.

Chronologia i kontekst

Historia jest dłuższa, niż się wydaje. IBM nie wyciągnął optyki z kapelusza.

• 2010 rok — pierwsze kroki: IBM i Avago Technologies pokazują 120-gigabitowy optyczny interkonekt dla superkomputerów POWER7. Wtedy wydawało się to egzotyką — 120 Gbit/s na ogromne odległości w szafie. Teraz NorthStar daje 12 Tbit/s — 100 razy więcej.
• Maj 2026 roku — stawka na VCSEL: W otwartej dokumentacji projektowej IBM Research informuje, że pracują nad wielospektralnymi optycznymi transceiverami dla centrów danych, zużywających 2,5% całej energii elektrycznej USA. Lasery VCSEL to kluczowa technologia: są małe, tanie i energooszczędne.
• 26 maja 2026 — ogłoszenie NorthStar: IBM łączy 2-nm chipy (produkcja — najprawdopodobniej Samsung Foundry, ponieważ IBM zrezygnował z własnej produkcji już w 2014 roku) z kanałami optycznymi wbudowanymi bezpośrednio w podłoże chipa.

Najważniejszy kontekst: Gwiazda Polarna po angielsku to North Star. To nieprzypadkowa nazwa. W nawigacji Gwiazda Polarna zawsze wskazuje drogę. IBM sugeruje: pokazujemy kierunek dla całej branży.

Kto wygrywa, a kto przegrywa

Zwycięzcy:

• IBM (oczywiście): Po dekadach opóźnienia w stosunku do Intela w wyścigu tranzystorów, IBM wraca jako architekt, a nie producent. Nie robią chipów — licencjonują technologie. NorthStar będzie sprzedawany jako bloki IP dla TSMC, Samsunga i Intel Foundry. Marża IBM — czysty zysk bez nakładów kapitałowych.

• Samsung Foundry: To u Samsunga najprawdopodobniej powstaje 2-nm część NorthStar (IBM sprzedał swoje fabryki Samsungowi w 2024 roku według plotek, oficjalnie — GlobalFoundries, ale powiązania pozostały). Samsung otrzymuje wyłączne prawo do produkcji NorthStar jako pierwszy — kontrakt na setki milionów dolarów.

• Producenci HPC (High Performance Computing) i akceleratorów AI: Każda firma, która próbuje złożyć 1000 chipów w jeden superkomputer, może teraz połączyć je optycznie. Przepustowość przestaje być wąskim gardłem. Cerebras, Graphcore, Groq — wszystkie te startupy dostają drugą szansę.

Przegrani:

• Nvidia (główny przegrany): Ich NVLink, łączący H100/B200 w szafy, to miedziany potwór zużywający waty na gigabit. Gwiazda Polarna czyni NVLink przestarzałym jeszcze przed premierą następnej generacji. Nvidia będzie musiała albo kupić firmę optyczną (Mellanox już mają, ale Mellanox to sieć na metry, a nie na milimetry), albo płacić IBM za licencję. Nvidia nienawidzi płacić konkurentom.

• Intel z ich EMIB i Foveros: Te technologie to miedziane mosty między chipletami. Nawet najlepsze (EMIB z gęstością połączeń) rażą prądem i grzeją się. Optyka nie grzeje się, nie razi prądem i jest 10 razy szybsza. Intel, który zainwestował miliardy w swoje opakowania, wygląda teraz jak producent lokomotyw parowych w epoce elektrycznych samochodów.

• Producenci miedzianych produktów interkonektowych: Broadcom (kupujący Avago, nawiasem mówiąc — ironia losu) i inni producenci kabli serwerowych. Ich miedziane linie do łączenia procesorów w szafie nie są już potrzebne. Rynek wart 15 miliardów dolarów zaczyna się kurczyć.

Czego media nie mówią

Insight, którego nikt nie omawia: Gwiazda Polarna to broń przeciwko chińskim sankcjom.

USA zakazały dostaw do Chin najbardziej zaawansowanych chipów. Ale co, jeśli chip można złożyć z małych legalnych 2-nm chipletów (każdy z osobna nie jest zakazany), połączonych optyką? Celnicy nie zobaczą „zakazanego superchipu”, zobaczą garść legalnych komponentów. A złoży się to w superkomputer już na miejscu.

IBM zabezpiecza się. Wiedzą, że całkowite oddzielenie od Chin jest nieuniknione, i tworzą architekturę, której nie da się zablokować kontrolą eksportową. Optyczne połączenie sprawia, że granice stają się niewidoczne.

Co jeszcze kryje się za liczbą „70% bardziej energooszczędny niż miedź”:

Te 70% — w idealnych warunkach laboratoryjnych. W prawdziwym centrum danych, gdzie 10 tysięcy chipów komunikuje się ze sobą na różnych odległościach, zysk może wynieść 30-40%. Ale nawet to jest rewolucją.

Liczba 12 Tbit/s to szczytowa przepustowość jednego kanału. NorthStar, jak wynika z patentów IBM, może skalować się do 24 i 48 kanałów na jednym chipie. To da do pół petabita na sekundę — więcej niż cała sieć małego kraju.

Trzecia rzecz, o której się milczy: koszt. Optyczne transceivery wciąż są droższe od miedzianych. IBM w swoich wnioskach projektowych szacował koszt wdrożenia na 10 milionów dolarów na opracowanie prototypu. W produkcji seryjnej cena będzie spadać, ale pierwsze NorthStar będą kosztować jak złoto. Tylko najwięksi gracze (Google, Amazon, Microsoft, Nvidia) będą mogli sobie na nie pozwolić. Reszta poczeka 2-3 lata.

Prognoza: następne 30 dni i 90 dni

Za 30 dni (koniec czerwca 2026):

• Ogłoszenie umów licencyjnych: IBM ogłosi pierwszych dwóch licencjobiorców NorthStar. Jeden z nich to Samsung (już są w środku). Drugi to tajwańska firma, która nie jest TSMC (najprawdopodobniej UMC lub VIS). TSMC na razie będzie się wypierać, że mają własną drogę (CoWoS — ale to miedź), ale za pół roku się poddadzą.
• Spadek akcji Intela o 6-8%: Analitycy Morgan Stanley opublikują raport „Intel packaging obsolete?” („Opakowania Intela przestarzałe?”). Inwestorzy wpadną w panikę, choć w rzeczywistości Intel jeszcze przez 2-3 lata będzie sprzedawać swoje EMIB klientom, którzy nie potrzebują drogiej optyki.
• Odpowiedź Nvidii: Nvidia w trybie pilnym zwoła konferencję prasową, na której ogłosi „optyczny NVLink następnej generacji”. Będzie to odpowiedź marketingowa bez działającego chipa.

Za 90 dni (sierpień 2026):

• NorthStar w superkomputerze IBM: IBM ogłosi nowy superkomputer oparty na NorthStar dla Narodowego Laboratorium Oak Ridge (USA). Kontrakt na 300 milionów dolarów. Komputer będzie 2 razy mocniejszy od obecnego lidera Frontier, ale zużyje tyle samo energii.
• Chińska „odpowiedź”: Nie mając dostępu do NorthStar (kontrola eksportowa), Chiny przyspieszą swój program chipów optoelektronicznych. Ogłoszą „przełom” — 500 Gbit/s przy 90 nm (opóźnienie o pokolenia). Ale to lepsze niż nic.
• Początek standaryzacji: IEEE (Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników) zwołuje grupę roboczą ds. standaryzacji wewnątrzchipowych optycznych interkonektów. IBM proponuje NorthStar jako podstawę. Konkurenci (Intel, Nvidia) spróbują promować własne standardy. Rozpocznie się wojna standaryzacyjna na 3 lata.

Podsumowanie: NorthStar to nie chip. To paradygmat architektoniczny. IBM powiedział: „Prawo Moore'a umarło? Niech żyje prawo fotonu!” Tranzystory nie podwajają się już co dwa lata, za to prędkość światła w optyce jest stała. Następna dekada upłynie pod znakiem fotonowych układów scalonych (PIC). I zaczęła się 26 maja 2026 roku. Wszyscy, którzy nie przejdą na optykę w ciągu najbliższych 5 lat, umrą. To nie prognoza, to diagnoza.

— Editorial Team