Укрощение фотонов: Intel открывает дверь в эру сверхбыстрых вычислений

26 июня компания Intel показала прототип оптического чиплета, совмещённого с процессором (Optical Compute Interconnect, OCI) способного поддерживать пропускную способность до 4 Тбит/с. Это решение предназначено для увеличения пропускной способности центров обработки данных, особенно для задач, связанных с искусственным интеллектом и высокопроизводительными вычислениями.

Intel утверждает, что её новый оптический чиплет является настоящим прорывом в области межсоединений с высокой пропускной способностью. Компания долгое время поддерживала развитие кремниевой фотоники и теперь стало понятно, с чем это было связано.

Микросхема Intel OCI рядом с ластиком от карандаша

Новый тип соединения является ключевым для масштабирования вычислительных мощностей центров обработки данных, чтобы удовлетворить потребности в ускорении ИИ. Нагрузка на интерфейсы ввода-вывода (IO) постоянно растёт и, хотя электрические IO поддерживают высокую пропускную способность и низкое энергопотребление, они всё ещё имеют ограниченный радиус действия.

Модули оптических трансиверов, также широко используемые в кластерах центров обработки данных, могут увеличить радиус действия, но они дороги и потребляют слишком много энергии. В свою очередь, решение Intel с совместной упаковкой может поддерживать более высокую пропускную способность с большей энергетической эффективностью и меньшей задержкой благодаря близости к процессору.

Intel сравнила переход от электрических IO к интегрированным оптическим IO с переходом от повозок к современным грузовикам. По словам Томаса Лильеберга, старшего директора Intel по управлению продуктами и стратегиям в области интегрированных фотонических решений, увеличивающийся объём данных между серверами создаёт непомерную нагрузку для нынешней инфраструктуры центров обработки данных, а текущие решения уже приближаются к пределам производительности электрических IO.

Первый OCI-чиплет от Intel полностью совместим с PCIe 5.0, он поддерживает 64 канала по 32 Гбит/с в каждом направлении на волоконных линиях длиной до 100 метров. OCI-чиплет включает кремниевый фотонический интегрированный чип (PIC) с лазерами и оптическими усилителями на чипе и электрический интегральный чип (IC).

Что касательно энергоэффективности, OCI-чиплет Intel потребляет всего 5 пикоджоулей (пДж) на бит, тогда как модули оптических трансиверов потребляют около 15 пДж/бит. Разница в три раза.

Intel уже сотрудничает с избранными клиентами для внедрения технологии OCI с их системами на кристалле (SoC), однако сроки появления этой технологии в производственных чипах пока не называются.

Андрю Басс, старший директор по исследованиям IDC в регионе EMEA, отметил, что разработка OCI-чиплетов является значительным шагом вперёд как для компании, так и для отрасли в целом. По его словам, данное решение позволит разрабатывать и внедрять высокоскоростные энергоэффективные коммуникационные среды непосредственно к сокетам CPU в очень больших системах. Однако потребуется время, чтобы эта технология стала массовой.

Ключевым аспектом является экосистема платформенных улучшений, необходимых для создания надёжного решения, которое можно будет масштабировать до массового производства. Одним из таких улучшений является переход на стеклянную подложку, что Intel продемонстрировала на выставке Innovation 2023 в Санта-Кларе. Это позволит интегрировать чиплеты в пакет, который сможет предоставить все преимущества перехода от электрических IO к фотонным.

Прорыв в оптических технологиях межсоединений знаменует начало новой эры в архитектуре вычислительных систем, где скорость передачи данных больше не является узким местом. Это открывает путь к созданию принципиально новых вычислительных парадигм и приложений, которые ранее были невозможны из-за ограничений в коммуникации между компонентами.