berita

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Xinxi melaporkan pada tanggal 31 Juli bahwa Konferensi Komunikasi Serat Optik (OFC) diakui sebagai acara internasional berstandar tertinggi dan terbesar di bidang komunikasi optik di dunia, dan merupakan tolok ukur bagi pengembangan teknologi komunikasi optik mutakhir. Pada Konferensi Komunikasi Serat Optik tahun ini, tim Silicon Photonics Integrated Solutions (IPS) dari Intel berbagi kemajuan terobosannya dalam mempromosikan inovasi dalam teknologi interkoneksi bandwidth tinggi -OCI (Optical Computing Interconnect) yang terdepan di industri dan terintegrasi penuh, dikemas dengan CPU Intel untuk menjalankan data nyata。

Untuk aplikasi pusat data dan komputasi kinerja tinggi (HPC), inti OCI yang dibuat oleh Intel mewujudkan paket bersama I/O optik dan dapat mendukung 64 saluran 32Gbps dalam satu arah pada serat optik hingga 100 meter, yang diharapkan dapat memenuhi meningkatnya permintaan akan infrastruktur AI. Meningkatnya permintaan akan bandwidth yang lebih tinggi, konsumsi daya yang lebih rendah, dan jarak transmisi yang lebih jauh.

Intel belum mengungkapkan dimensi pasti dari pelet OCI tersebut, namun foto yang dirilis baru-baru ini menunjukkan pelet OCI tersebut dibandingkan dengan penghapus di ujung pensil standar No.2.

Mengenai rincian teknis lebih lanjut tentang chip inti OCI, Song Jiqiang, wakil presiden Intel Research Institute dan direktur Intel China Research Institute, baru-baru ini melakukan pertukaran mendalam dengan media inti dan media lainnya.Song Jiqiang membagikan peta jalan inovasi masa depan Intel untuk integrasi fotonik silikon. Dengan meningkatkan laju garis, jumlah panjang gelombang per serat, jumlah serat, dan mode polarisasi, diharapkan dapat memperluas kinerja inti OCI generasi mendatang dan menciptakan a bandwidth hingga32Tbpsperangkat.

Intel memasok chip OCI ke berbagai pelanggan internal dan eksternal. Aplikasi pelanggan tertentu dan persyaratan produk akan menentukan urutan dan waktu rencana ekspansi ini.

1. Listrik diganti lampu silikon ≈ sepeda disulap menjadi sepeda motor

Seiring dengan percepatan pengembangan AI generatif, model besar memerlukan kepadatan komputasi yang tinggi, kapasitas memori dan bandwidth yang besar, dan sulit untuk diterapkan dalam satu node server, sehingga diperlukan koneksi lintas rak. Cluster komputasi yang besar berarti jarak transmisi yang lebih jauh dan kebutuhan bandwidth I/O yang lebih tinggi.

Song Jiqiang mengatakan bahwa aplikasi AI telah mencapai tingkat baru dalam hal rasio memori terhadap komputasi, dan akses memori sering kali diperlukan. Oleh karena itu, saluran memori dan penundaan akan memengaruhi cara menyediakan layanan aplikasi skala besar di masa depan. Hal ini memerlukan eksplorasi beberapa metode baru,Selain meningkatkan daya komputasi dan kepadatan penyimpanan, hal ini juga mengurangi konsumsi daya dan memperkecil ukurannya, sehingga menempatkan lebih banyak komputasi dan penyimpanan (chip) dalam ruang terbatas.。

Di masa lalu, I/O listrik menggunakan kabel tembaga untuk menyelesaikan interkoneksi antar chip. Kecepatan kabel tembaga cukup cepat dan konsumsi daya rendah, namun jarak transmisi efektif sangat terbatas, sependekSekitar 1 meter。

Jika Anda membangun cluster di seluruh pusat data, Anda juga akan menghadapi masalah area cluster yang besar, kabel yang panjang, dan konsumsi daya yang tinggi untuk transmisi jarak jauh, sehingga sulit untuk mencapai daya komputasi yang tinggi dan penghematan energi. Ada banyak node server yang ditempatkan di pusat data, dan ada batas atas daya yang dapat disuplai. Selain chip, ada juga I/O dan tempat lain yang mengonsumsi daya di rak dialokasikan ke setiap chip sangat terbatas.

Menurut Song Jiqiang, selama 20 hingga 30 tahun terakhir, I/O di seluruh industri komputasi membutuhkan lebih banyak daya. Jika teknologi saat ini digunakan dan skala saat ini digunakan untuk berkembang, hal itu akan menghabiskan semua daya yang dipasok ke rak. Akibatnya, listrik tidak cukup untuk melakukan operasi membaca dan menulis di chip komputasi dan penyimpananSolusi teknis baru harus digunakan untuk menekan daya yang digunakan di bagian I/O.。

Intel membandingkan I/O listrik tradisional dengan kereta kuda, dengan kecepatan dan jarak transmisi terbatas;Dalam jarak 100 meterUntuk mencapai kepadatan yang lebih tinggi dan transmisi data yang lebih fleksibel, metode integrasi fotonik silikon seperti sepeda motor ringan, yang cepat, fleksibel, efektif, dan hemat energi;Lebih dari 100 meterUntuk transmisi jarak jauh, penggunaan transceiver optik pluggable ibarat mengganti mobil dengan kapasitas lebih besar dan kecepatan cukup kencang.

I/O optik dan transceiver optik yang dapat dicolokkan adalahInterkoneksi Fotonik SilikonSolusi ini memiliki keunggulan konsumsi daya yang rendah dan cocok untuk transmisi jarak jauh.

Transceiver optik yang dapat dicolokkanSolusinya relatif matang dan dapat langsung dihubungkan ke antarmuka sirkuit terpadu elektronik (EIC), yang dapat meningkatkan jarak transmisi, namun ukurannya lebih besar dan biasanya memerlukan serializer dan deserializer berkecepatan tinggi (SerDes) atau pemrosesan sinyal digital. (DSP) teknologi. Oleh karena itu, fungsinya terbatas. Konsumsi lebih tinggi, kepadatan bandwidth lebih rendah, dan penundaan lebih lama.

Dan dengan menggunakanIntegrasi Fotonik SilikonTeknologi, I/O optik dapat mencapai bandwidth multi-Tbps dengan konsumsi daya rendah, kepadatan bandwidth tinggi, latensi rendah, dan jarak transmisi lebih jauh untuk memenuhi kebutuhan ekspansi AI.

Partikel inti OCI(atau solusi I/O optik apa pun) yang digabungkan dengan CPU, GPU, atau SoC dapat mengoptimalkan dan meningkatkan kepadatan bandwidth I/O, efisiensi energi total, latensi, dan biaya, serta melalui arsitektur baru yang mendukung disagregasi sumber daya seperti HBM atau pengumpulan memori CXL) untuk mencapai pemanfaatan sumber daya yang lebih efisien.

Di masa depan, Intel akan memberikan solusi berbeda untuk jarak transmisi berbeda, termasuk pengemasan bersama optoelektronik OCI dan solusi pluggable.

dua,Dikemas bersama dengan CPU,Bagaimana chip Intel OCI menghadirkan efisiensi energi?

Intel OCI die adalah perangkat I/O optik lapisan fisik lengkap, termasuk sirkuit terintegrasi fotonik silikon (PIC) dengan laser multiplexing divisi panjang gelombang padat dan amplifier optik semikonduktor, dan EIC untuk mengendalikan PIC dan menghubungkan ke host .

Fungsi EIC lebih dekat pada bagaimana sinyal tertentu digunakan dan bagian mana yang terhubung dengannya. Ini akan menjadi lapisan konversi dan adaptasi dalam sebuah protokol. PIC lebih pada memecahkan masalah transmisi cahaya yang stabil, peningkatan dan pengiriman sinyal, serta evolusi berkelanjutan, seperti bagaimana menyelesaikan konversi yang baik antara media dielektrik dan optik.

EIC menggunakan node proses CMOS standar, dan PIC menggunakan proses manufaktur fotonik silikon Intel berdasarkan wafer silikon 300mm. Biasanya EIC menggunakan proses yang relatif advanced agar mendekati atau sejajar dengan chip utama yang akan didukung, sedangkan PIC menggunakan proses yang lebih matang.

Karena tidak ada metode pluggable, komponen komputasi tersebut memiliki daya yang lebih rendah. Sambil meningkatkan bandwidth dan memperluas jarak transmisi, komponen tersebut dapat secara efektif meningkatkan integrasi interkoneksi optik silikon, sehingga meningkatkan kinerja dan konsumsi energi, serta membantu meningkatkan kepadatan cluster.

Chip OCI Intel yang terintegrasi penuh memungkinkan kecepatan transmisi data dua arah hingga4 Tbps, dan kompatibel denganPCIe generasi ke-5, dukungan satu arah64 jalur 32Gbps(Song Jiqiang mengatakan ini cukup di pusat data saat ini), dengan jarak transmisi hingga100 meter(Karena penundaan transmisi, jarak mungkin dibatasi hingga puluhan meter dalam aplikasi sebenarnya).

Ia menggunakan 8 pasang serat optik, masing-masing dengan 8 panjang gelombang multiplexing divisi panjang gelombang padat (DWDM), dan konsumsi daya hanya5pJ per bit(picojoule), hanya konsumsi daya modul transceiver optik yang dapat dicolokkan1/3。

Menurut Song Jiqiang, Intel yakin bahwa melalui berbagai perbaikan dalam desain perangkat dan kemasan, proses manufaktur, dan perluasan bandwidth, hal ini akan mengurangi efisiensi energi hingga 10% pada produk generasi berikutnya.3,5PJ per bitpengikut.

Pada Konferensi Komunikasi Serat Optik 2024, Intel melakukan demonstrasi tautan optik langsung, yang menunjukkan interkoneksi pemancar dan penerima antara dua platform CPU pusat data melalui jumper serat mode tunggal (SMF).

CPU menghasilkan dan mengukur tingkat kesalahan bit. Dua CPU pusat data mengirim dan menerima data satu sama lain. Inti OCI dan CPU dikemas bersama. Inti OCI mengubah semua sinyal I/O listrik dari CPU menjadi cahaya, melalui serat optik, di dua pusat data yang dikirimkan bolak-balik antar node atau sistem.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, terdapat sinyal listrik pada host sistem di kedua sisi, yang diubah menjadi cahaya melalui chip konversi fotolistrik. Pemancar memiliki total spektrum 1,6THz, termasuk 8 panjang gelombang dengan jarak 200GHz pada satu serat, dan diagram mata pemancar 32Gbps menunjukkan kualitas sinyal yang kuat.

Bagian yang berwarna adalah cahaya, dan warna yang berbeda mewakili cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda, dengan interval frekuensi yang cukup sehingga tidak saling mengganggu selama modulasi dan demodulasi. Lampu-lampu ini dapat digabungkan bersama dan ditransmisikan pada serat optik, yaitu beberapa pita dapat "dimultiplexing" pada serat optik, yang sama dengan multiplexing pembagian frekuensi di bidang komunikasi nirkabel.

Karena bandwidth cahaya sangat besar, Anda dapat memilih bandwidth yang relatif stabil dan memotongnya menjadi banyak pita gelombang berbeda, yang bagi mata manusia tampak sebagai cahaya dengan warna berbeda. Faktanya, mereka adalah pita dengan frekuensi berbeda, dan sinyal yang akan ditransmisikan dapat dimodulasi secara stabil pada setiap pita. Setelah modulasi fotolistrik, sinyal ditransmisikan melalui serat optik.

Song Jiqiang membagikan peta jalan evolusi kinerja chip Intel OCI. Ada tiga arah utama untuk iterasi teknologi:Jumlah panjang gelombang cahaya, kecepatan transmisi serat optik, dan jumlah serat optik.

Serat optik dapat dibagi menjadi beberapa pita untuk transmisi. Saat ini, 8 pita dapat memastikan transmisi yang stabil. Kecepatan transmisi data yang di-debug pada setiap pita adalah 32Gbps tanpa saling mempengaruhi adalah 8. benar. Dikalikan ketiganya, kecepatan transmisi data satu arah mencapai 2Tbps dan kecepatan dua arah 4Tbps.

Kedepannya, jika band 8-band tetap tidak berubah dan kecepatan transmisi fiber ditingkatkan menjadi 64Gbps, maka kecepatan transmisi data satu arah akan berlipat ganda menjadi 4Tbps hingga 8Tbps. Ini dapat terus berkembang di masa depan dan secara bertahap meningkatkan bandwidth.

3. Kedepannya juga bisa diintegrasikan dengan GPU, multipleMembongkar keunggulan diferensial

Dibandingkan dengan solusi terpisah dan plug-in,Ketika chip OCI dan CPU disatukan, manajemen termal perlu dipertimbangkan secara keseluruhan, dan kepadatan transmisi sinyal serta frekuensi transmisi harus dipastikan pada tingkat pengemasan. . Teknologi Intel saat ini sudah mampu memenuhi kebutuhan tersebut.

Kedepannya chip OCI dapat digunakan untuk mengimplementasikan komunikasi dan juga dapat diintegrasikan dengan chip komputasi seperti CPU, GPU, dan IPU.Melalui integrasi fotonik silikon dan teknologi pengemasan canggih, Intel dapat mencapai chip I/O dengan kepadatan lebih tinggi, dan kemudian menggabungkannya dengan xPU lain untuk membentuk berbagai jenis chip komputasi dan interkoneksi berdasarkan chip tersebut di masa depan, dengan prospek aplikasi yang menjanjikan.

Lebih lanjut Song Jiqiang menjelaskan bahwa tantangan integrasi selanjutnya dengan chip jenis lain bukan pada level teknisnya, namun pada level implementasi, yang perlu diperhatikan adalahkepadatan bandwidth Misalnya, ketika jarak antara antarmuka fotolistrik terbatas, bagaimana cara memasang antarmuka konversi fotolistrik ini? Apakah kepadatan bandwidth yang dapat dicapai mencukupi dalam rentang ukuran tertentu?

Menurutnya, agar chip OCI lebih fleksibel dan mengurangi beban kerja selama proses integrasi,Biasanya seseorang akan mempertimbangkan untuk menggunakan antarmuka listrik antara host xPU dan I/O yang telah distandarisasi melalui ekosistem IP yang kuat, seperti UCIe, PCIe, Ethernet, dll.。

Ia juga berbicara tentang keunggulan diferensial dari solusi Intel.

Pertama, Intel dapat memproduksi secara massal laser yang sangat terintegrasi pada tingkat wafer, dengan output dan keandalan yang lebih tinggi serta total biaya yang lebih rendah. Hanya setelah mentransformasikan teori menjadi produksi dengan hasil tinggi barulah kemampuan industrialisasi dapat terbentuk.

Solusi laser eksternal yang ada memerlukan penggunaan serat optik khusus, yang mahal dan tidak memiliki kasus penerapan skala besar.Keuntungan laser on-chip adalah dapat ditransmisikan menggunakan serat optik biasa. Karena tidak diperlukan sumber cahaya eksternal, serat pemeliharaan polarisasi tidak diperlukan.(PMF, serat optik khusus yang diperlukan untuk menghubungkan sumber cahaya eksternal ke sirkuit terintegrasi fotonik silikon pasif).

Saat membuat pemancar laser, relatif mudah untuk membuat perangkat terpisah. Ada batasan teknis untuk membuat laser pada wafer. Berbagai jenis semikonduktor harus terikat dengan baik pada tingkat wafer, dan kemudian rangkaian kontrol dapat dibentuk melalui proses pembuatan semikonduktor. Perangkat optik termasuk sumber cahaya, modulator, amplifier, pandu gelombang optik, detektor, dll. harus diimplementasikan pada tingkat wafer.

Kedua, Intel memiliki platform dan perangkat bervolume tinggi yang telah terbukti dengan keandalan terdepan di industri.

Chip Intel OCI dibangun pada platform integrasi fotonik silikon internal yang telah terbukti dalam produksi dan telah menghadirkan lebih dari 100% aplikasi konektivitas di pusat data skala besar sejak tahun 2015.8 jutaModul transceiver optik (termasuk lebih dari8 jutaSirkuit Terpadu Silicon Photonics dan Selebihnya32 jutaLaser terintegrasi), digunakan untuk aplikasi yang memerlukan kecepatan transmisi 100Gbps, 200Gbps, dan 400Gbps.

Keandalannya telah diverifikasi pada jutaan perangkat, dan data menunjukkan bahwa tingkat kegagalan basis waktu (FIT) laser kurang dari0.1, yang setara dengan mengatakan bahwa kegagalan hanya terjadi sekali setiap 10 miliar jam.

Selain itu, membangun sirkuit fotonik dan CMOS pada dua chip terpisah (sirkuit terintegrasi fotonik silikon dan sirkuit terintegrasi elektronik) memastikan skalabilitas dan optimalisasi kinerja., tanpa kompromi dan pertukaran yang diperlukan untuk menggabungkan dua teknologi yang sangat berbeda dalam satu chip.

Akumulasi kemasan, sistem, dan platform canggih Intel juga memungkinkannya mengoptimalkan solusi I/O optik.Intel berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan node proses manufaktur fotonik silikon baru untuk mencapai peningkatan kinerja perangkat terdepan, kepadatan yang lebih tinggi, penggandengan yang lebih baik, dan manfaat ekonomi yang lebih tinggi. Intel juga akan terus meningkatkan kinerja dan biaya laser on-chip dan transceiver optik . dan keandalan.

Kesimpulan: Beralih dari prototipe teknologi ke solusi komersialisasi

Di bidang fotonik silikon, Intel Research Institute telah terlibat secara mendalam dalam fotonik silikon selama lebih dari 25 tahun dan merupakan pelopor dan pemimpin dalam integrasi fotonik silikon. Intel adalah yang pertama di industri yang mengembangkan dan menghadirkan perangkat konektivitas fotonik silikon dalam jumlah besar ke penyedia layanan cloud besar, dan bekerja sama dengan pelanggan untuk mengubah prototipe teknologi chip OCI menjadi solusi komersial yang skalabel.

Dalam hal biaya, Intel yakin bahwa seiring berjalannya waktu dan seiring dengan peningkatan volume, total biaya interkoneksi per bit untuk I/O optik akan sebanding dengan I/O listrik pada tingkat sistem. Performa I/O optik yang lebih kuat juga membantu meningkatkan performa di tingkat sistem.

Untuk mencapai tujuan ini, Intel saat ini sedang mengembangkan node proses manufaktur fotonik silikon generasi kedua, yang diharapkan dapat mengurangi area chip lebih dari 40% dan konsumsi daya lebih dari 15%, sehingga meningkatkan manfaat ekonomi dan meningkatkan efisiensi kopling optik. kekuatan laser, dll. membuat kemajuan.