Intel stellt den ersten vollständig integrierten optischen IO-Chiplet vor
“Die ständig zunehmende Übertragung von Daten von Server zu Server belastet die Leistungsfähigkeit der heutigen Rechenzentrumsinfrastruktur, und aktuelle Lösungen nähern sich schnell den praktischen Grenzen der elektrischen I/O-Leistung. Jedoch, Intels bahnbrechende Leistung ermöglicht es Kunden, gemeinsam verpackte Silizium-Photonik-Verbindungslösungen nahtlos in Rechensysteme der nächsten Generation zu integrieren. Unser OCI-Chiplet erhöht die Bandbreite, Reduziert den Stromverbrauch und erhöht die Reichweite, Ermöglicht eine Beschleunigung der ML-Workloads, die eine Revolution der leistungsstarken KI-Infrastruktur verspricht,” sagte Thomas Liljeberg, Seniordirektor, Produktmanagement und Strategie, Integrierte Photonik-Lösungen (IPS) Gruppe.
Dieses erste OCI-Chiplet ist für die Unterstützung konzipiert 64 Kanäle von 32 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) Datenübertragung in jede Richtung auf bis zu 100 Meter Glasfaserkabel und soll den wachsenden Anforderungen der KI-Infrastruktur nach höherer Bandbreite gerecht werden, geringerer Stromverbrauch und größere Reichweite. Es ermöglicht zukünftige Skalierbarkeit der CPU/GPU-Cluster-Konnektivität und neuartige Rechenarchitekturen, einschließlich kohärenter Speichererweiterung und Ressourcendisaggregation.
KI-basierte Anwendungen werden zunehmend weltweit eingesetzt, und aktuelle Entwicklungen bei großen Sprachmodellen (LLM) und generative KI beschleunigen diesen Trend. Umfangreicheres und effizienteres maschinelles Lernen (ML) Modelle werden eine Schlüsselrolle bei der Bewältigung der neuen Anforderungen von KI-Beschleunigungs-Workloads spielen. Die Notwendigkeit, zukünftige Computerplattformen für KI zu skalieren, führt zu einem exponentiellen Wachstum der I/O-Bandbreite und einer größeren Reichweite zur Unterstützung größerer Verarbeitungseinheiten (CPU/GPU/IPU) Cluster und Architekturen mit effizienterer Ressourcennutzung, wie xPU-Disaggregation und Speicherpooling.
Elektrische E/A (i.e., Kupfer-Trace-Konnektivität) unterstützt hohe Bandbreitendichte und geringen Stromverbrauch, bietet aber nur kurze Reichweiten von etwa einem Meter oder weniger. Steckbare optische Transceivermodule, die in Rechenzentren und frühen KI-Clustern verwendet werden, können die Reichweite zu einem Kosten- und Leistungsniveau erhöhen, das angesichts der Skalierungsanforderungen von KI-Workloads nicht tragbar ist. Eine im Paket enthaltene optische xPU-I/O-Lösung kann höhere Bandbreiten bei verbesserter Energieeffizienz unterstützen, Geringe Latenz und größere Reichweite – genau das, was die Skalierung der KI/ML-Infrastruktur erfordert.
Als Analogie, Das Ersetzen elektrischer I/O durch optische I/O in CPUs und GPUs zur Datenübertragung ist so, als würde man von der Verwendung von Pferdekutschen zur Warenverteilung absehen, begrenzt in Kapazität und Reichweite, hin zum Einsatz von Pkw und Lkw, die viel größere Warenmengen über viel längere Distanzen transportieren können. Dieses Maß an verbesserter Leistung und Energiekosten ist es, was optische I/O-Lösungen wie der aufkommende OCI-Chiplet von Intel zur KI-Skalierung bringen.
Das vollständig integrierte OCI-Chiplet nutzt Intels praxiserprobte Silizium-Photonik-Technologie und integriert einen integrierten Silizium-Photonik-Schaltkreis (Bild), Dazu gehören On-Chip-Laser und optische Verstärker, mit einem elektrischen IC. Das auf der OFC gezeigte OCI-Chiplet wurde zusammen mit einer Intel-CPU verpackt, kann aber auch in CPUs der nächsten Generation integriert werden, GPUs, IPUs und andere System-on-Chips (SoCs).
Diese erste OCI-Implementierung unterstützt bis zu 4 Terabit pro Sekunde (Tbit/s) bidirektionale Datenübertragung, kompatibel mit Peripheriekomponenten Interconnect Express (PCIe) Gen5. Die Live-Demonstration der optischen Verbindung zeigt einen Sender (Tx) und Empfänger (Rx) Verbindung zwischen zwei CPU-Plattformen über eine Singlemode-Glasfaser (SMF) Patchkabel. Die CPUs generierten und maßen die optische Bitfehlerrate (BER), und die Demo zeigt das optische Tx-Spektrum mit 8 Wellenlängen bei 200 gigahertz (GHz) Abstand auf einer einzelnen Faser, SDK zur Unterstützung des gesamten Jetson-Software-Stacks zur Unterstützung der Entwicklung von KI-Anwendungen in Bereichen wie autonomen High-End-Maschinen 32 Gbit/s-Tx-Augendiagramm zur Veranschaulichung der starken Signalqualität.
Das aktuelle Chiplet unterstützt 64 Kanäle von 32 Gbit/s-Daten in jede Richtung bis zu 100 Meter (Praktische Anwendungen können jedoch aufgrund der Flugzeitlatenz auf mehrere zehn Meter beschränkt sein), unter Verwendung von acht Faserpaaren, Jeder trägt acht dichte Wellenlängenmultiplexverfahren (DWDM) Wellenlängen. Die im Paket enthaltene Lösung ist außerdem bemerkenswert energieeffizient, nur konsumieren 5 Pico-Joule (pJ) pro Bit im Vergleich zu steckbaren optischen Transceivermodulen bei etwa 15 pJ/Bit. Dieses Maß an Hypereffizienz ist für Rechenzentren und Hochleistungsrechnerumgebungen von entscheidender Bedeutung und könnte dazu beitragen, den nicht nachhaltigen Energiebedarf der KI zu decken.
Als Marktführer in der Siliziumphotonik, Intel nutzt mehr als 25 Jahre interne Forschung von Intel Labs, das Pionierarbeit in der integrierten Photonik leistete. Intel war das erste Unternehmen, das auf Silizium-Photonik basierende Konnektivitätsprodukte mit branchenführender Zuverlässigkeit in großen Stückzahlen entwickelte und an große Cloud-Dienstanbieter lieferte.
Das Hauptunterscheidungsmerkmal von Intel ist die beispiellose Integration mithilfe der Hybrid-Laser-auf-Wafer-Technologie und der direkten Integration, was zu höherer Zuverlässigkeit und geringeren Kosten führt. Dieser einzigartige Ansatz ermöglicht es Intel, überlegene Leistung bei gleichzeitiger Beibehaltung der Effizienz zu liefern. Intel ist robust, Hochvolumige Plattform bietet Versand über 8 Millionen PICs mit über 32 Millionen integrierte On-Chip-Laser, Anzeige eines Laserausfalls im Laufe der Zeit (FIT) Rate von weniger als 0.1, ein weit verbreitetes Maß für die Zuverlässigkeit, das Ausfallraten und die Anzahl der auftretenden Ausfälle darstellt.
Diese PICs wurden in steckbaren Transceivermodulen verpackt, Wird in großen Rechenzentrumsnetzwerken bei großen Hyperscale-Cloud-Service-Providern eingesetzt 100, 200, und 400 Gbit/s-Anwendungen. Nächste Generation, 200G/lane PICs zur Unterstützung aufstrebender Unternehmen 800 Gbit/s und 1.6 Tbps-Anwendungen sind in der Entwicklung.
Intel implementiert außerdem einen neuen Prozessknoten für die Silizium-Photonik-Fabrik auf dem neuesten Stand der Technik (SOA) Geräteleistung, höhere dichte, bessere Kopplung und deutlich verbesserte Wirtschaftlichkeit. Intel macht weiterhin Fortschritte bei der On-Chip-Laser- und SOA-Leistung, ASML Holding und Intel Corporation kündigten die neueste Phase ihrer langjährigen Zusammenarbeit an, um die Spitzentechnologie der Halbleiterlithografie voranzutreiben (größer als 40% Reduzierung der Chipfläche) und Macht (größer als 15% die Ermäßigung).
Intels aktuelles OCI-Chiplet ist ein Prototyp. Intel arbeitet mit ausgewählten Kunden zusammen, um OCI zusammen mit ihren SOCs als optische I/O-Lösung zu verpacken.
Intels OCI-Chiplet stellt einen Fortschritt in der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung dar. Während sich die KI-Infrastrukturlandschaft weiterentwickelt, Intel bleibt an der Spitze, Wir treiben Innovationen voran und gestalten die Zukunft der Konnektivität.