Il progetto verrà avviato il 1° ottobre 2025 e mira a contribuire all'espansione dell'infrastruttura digitale europea e a consolidarne la sovranità tecnologica.
Le reti in fibra ottica sono un elemento fondamentale del futuro digitale. Con la crescente competizione tra le industrie per le tecnologie chiave, la domanda di larghezze di banda sempre maggiori e latenze sempre più basse continua ad aumentare. Le future reti 6G, in particolare, dovranno soddisfare requisiti di trasmissione dati estremamente elevati. La sfida: maggiore è la velocità di trasmissione dati desiderata, maggiore è il degrado della qualità del segnale. Per compensare le interferenze, i fornitori utilizzano attualmente processori di segnale digitale. "Tuttavia, questi sono costosi e non rappresentano una soluzione sostenibile a lungo termine a causa del loro enorme consumo energetico", spiega Michael Rothe, responsabile del gruppo di intelligenza artificiale integrata presso il Fraunhofer IIS. Di conseguenza, ulteriori aumenti della velocità di trasmissione dati in fibra ottica stanno raggiungendo i loro limiti tecnici.
Il progetto SpikeHERO sta lavorando a una soluzione. I partner del progetto stanno sviluppando una nuova architettura di processore AI che combina un chip di rete neurale ottica ed elettrica. Queste reti neurali monitoreranno continuamente il canale di comunicazione, analizzeranno i segnali e correggeranno eventuali interferenze al ricevitore utilizzando parametri di controllo. Mantenendo la qualità del segnale, si aprono nuove possibilità per aumentare la velocità di trasmissione dei dati nei sistemi in fibra ottica. Nello specifico, il progetto mira a triplicare la larghezza di banda da 10 GHz a 30 GHz e a ridurre la latenza da 10 microsecondi a meno di 6 nanosecondi. Allo stesso tempo, si prevede che il consumo energetico diminuirà da 7-10 watt a soli 1-2 watt.
Ispirato dal cervello
Le reti neurali a impulsi (SNN) sono considerate un promettente progresso nell'intelligenza artificiale. Il loro funzionamento imita i principi del cervello umano: le informazioni vengono elaborate a impulsi, o "spike", e solo quando viene superata una soglia di rilevanza critica. Questo rende le SNN ideali per le applicazioni di IA che richiedono sia reattività in tempo reale che efficienza energetica.
Esistono diversi approcci per lo sviluppo dell'hardware dei chip SNN. I semiconduttori ottici trasmettono i picchi tramite fotoni, mentre le loro controparti elettriche utilizzano tensione e corrente. Ogni tipo ha i suoi vantaggi e SpikeHERO mira a combinarli entrambi. Per il chip SNN elettrico, il progetto utilizzerà il chip SENNA sviluppato da Fraunhofer IIS e Fraunhofer EMFT. "Attualmente stiamo lavorando alla seconda generazione, che promette frequenze di picco ancora più elevate con un consumo energetico inferiore", afferma Rothe.
Una collaborazione paneuropea
SpikeHERO (Spike Hybrid Edge Computing for Robust Optoelectrical Signal Processing) è finanziato dal Consiglio europeo per l'innovazione (EIC) con un budget di oltre 4,2 milioni di euro e si svolgerà dal 1° ottobre 2025 al 30 settembre 2029. L'iniziativa riunisce partner di ricerca e industriali provenienti da quattro paesi europei: Fraunhofer IIS, Fraunhofer EMFT, Università di tecnologia di Eindhoven, Hewlett Packard Enterprise Labs Belgio e Argotech dalla Repubblica Ceca. Progetti come SpikeHERO si basano sulle capacità e sulle infrastrutture già consolidate da Research Fab Microelectronics Germany (FMD) e le rafforzano. Contribuiscono inoltre al progetto pilota APECS per il packaging avanzato e l'integrazione eterogenea di componenti e sistemi elettronici, implementato da FMD nell'ambito dell'EU Chips Act. L'obiettivo: promuovere l'innovazione nel settore dei chiplet e far progredire la ricerca e la produzione di semiconduttori in Europa nel lungo termine.
