Intel Corporation ha raggiunto una pietra miliare rivoluzionaria nella tecnologia fotonica integrata per la trasmissione di dati ad alta velocità. Alla Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2024, il gruppo IPS (Integrated Photonics Solutions) di Intel ha presentato il chiplet OCI (Optical Compute Interconnect) più avanzato e primo in assoluto del settore, abbinato a una CPU Intel, in grado di esegue dati in tempo reale. Il chiplet OCI di Intel rappresenta un passo avanti nell’interconnessione a larghezza di banda elevata consentendo input/output (I/O) ottici co-confezionati nell’infrastruttura AI emergente per data center e applicazioni HPC (High Performance Computing).
“Il movimento sempre crescente di dati da un server all’altro sta mettendo a dura prova le capacità dell’odierna infrastruttura dei data center e le soluzioni attuali si stanno rapidamente avvicinando ai limiti pratici delle prestazioni di I/O elettrico. Tuttavia, i risultati rivoluzionari di Intel consentono ai clienti di integrare perfettamente co- soluzioni di interconnessione fotonica in silicio pacchettizzate in sistemi di elaborazione di prossima generazione. Il nostro chiplet OCI aumenta la larghezza di banda, riduce il consumo energetico e aumenta la portata, consentendo l’accelerazione del carico di lavoro ML, al fine di rivoluzionare l’infrastruttura AI ad alte prestazioni”, ha affermato Thomas Liljeberg, direttore senior, Product Management e Strategia, Gruppo Soluzioni Fotoniche Integrate (IPS).
Questo primo chiplet OCI è progettato per supportare 64 canali di trasmissione dati a 32 gigabit al secondo (Gbps) in ciascuna direzione su un massimo di 100 metri di fibra ottica e si prevede che sarà in grado di soddisfare le crescenti richieste dell’infrastruttura AI per una sempre maggiore larghezza di banda, minore consumo energetico e portata più lunga. Inoltre consente la futura scalabilità della connettività dei cluster CPU/GPU e nuove architetture di calcolo, tra cui l’espansione coerente della memoria e la disaggregazione delle risorse.
Le applicazioni basate sull’intelligenza artificiale sono sempre più diffuse a livello globale e i recenti sviluppi nei modelli linguistici di grandi dimensioni (LLM) e nell’intelligenza artificiale generativa stanno accelerando questa tendenza. Modelli di machine learning (ML) più grandi ed efficienti svolgeranno un ruolo chiave nell’affrontare i requisiti emergenti dei carichi di lavoro di accelerazione dell’IA. La necessità di scalare le future piattaforme informatiche per l’intelligenza artificiale sta determinando una crescita esponenziale della larghezza di banda I/O e una portata più ampia per supportare cluster e architetture di unità di elaborazione (CPU/GPU/IPU) più grandi con un utilizzo più efficiente delle risorse, come la disaggregazione xPU e il pooling di memoria.
L’I/O elettrico (ovvero la connettività con traccia in rame) supporta un’elevata densità di larghezza di banda e un basso consumo, ma offre solo distanze brevi di circa un metro o meno. I moduli ricetrasmettitori ottici collegabili utilizzati nei data center e nei primi cluster di intelligenza artificiale possono aumentare la portata a livelli di costo e potenza che non sono sostenibili con i requisiti di scalabilità dei carichi di lavoro di intelligenza artificiale. Una soluzione I/O ottica xPU co-package può supportare larghezze di banda più elevate con maggiore efficienza energetica, bassa latenza e portata più lunga, esattamente ciò che richiede la scalabilità dell’infrastruttura AI/ML.
Per analogia, sostituire l’I/O elettrico con l’I/O ottico nelle CPU e nelle GPU per trasferire i dati è come passare dall’utilizzo di carrozze a cavalli per distribuire merci, limitate in termini di capacità e portata, all’utilizzo di automobili e camion in grado di consegnare quantità molto maggiori di merci su distanze molto più lunghe. Questo livello di miglioramento delle prestazioni e dei costi energetici è ciò che le soluzioni I/O ottiche come il chiplet OCI emergente di Intel apportano alla scalabilità dell’intelligenza artificiale.
Il chiplet OCI completamente integrato sfrutta la tecnologia fotonica del silicio collaudata sul campo di Intel e integra un circuito integrato fotonico del silicio (PIC), che include laser su chip e amplificatori ottici, con un circuito integrato elettrico. Il chiplet OCI presentato all’OFC è stato confezionato insieme a una CPU Intel, ma può anche essere integrato con CPU, GPU, IPU e altri system-on-chip (SoC) di prossima generazione.
L’attuale chiplet supporta 64 canali di dati a 32 Gbps in ciascuna direzione fino a 100 metri (sebbene le applicazioni pratiche possano essere limitate a decine di metri a causa della latenza del tempo di volo), utilizzando otto coppie di fibre, ciascuna portante otto multiplexing a divisione di lunghezza d’onda densa (DWDM) lunghezze d’onda. La soluzione co-confezionata è anche notevolmente efficiente dal punto di vista energetico, consumando solo 5 pico-Joule (pJ) per bit rispetto ai moduli ricetrasmettitori ottici collegabili a circa 15 pJ/bit. Questo livello di iperefficienza è fondamentale per i data center e gli ambienti informatici ad alte prestazioni e potrebbe aiutare ad affrontare i requisiti energetici insostenibili dell’intelligenza artificiale.
In qualità di leader di mercato nella fotonica del silicio, Intel sfrutta oltre 25 anni di ricerca interna degli Intel Labs, pionieri della fotonica integrata. Intel è stata la prima azienda a sviluppare e fornire prodotti di connettività basati sulla fotonica del silicio con affidabilità leader del settore in grandi volumi ai principali fornitori di servizi cloud.
Il principale elemento di differenziazione di Intel è l’integrazione senza precedenti che utilizza la tecnologia ibrida laser su wafer e l’integrazione diretta, che garantiscono maggiore affidabilità e costi inferiori. Questo approccio esclusivo consente a Intel di offrire prestazioni superiori mantenendo l’efficienza. La robusta piattaforma Intel per volumi elevati vanta la spedizione di oltre 8 milioni di PIC con oltre 32 milioni di laser su chip integrati, mostrando un tasso di guasti nel tempo (FIT) del laser inferiore a 0,1, una misura di affidabilità ampiamente utilizzata che rappresenta i tassi di guasto e quanti guasti si verificano.
Questi PIC sono stati confezionati in moduli ricetrasmettitori collegabili, distribuiti in reti di data center di grandi dimensioni presso i principali fornitori di servizi cloud su vasta scala per applicazioni da 100, 200 e 400 Gbps. Sono in fase di sviluppo PIC da 200G/corsia di prossima generazione per supportare le applicazioni emergenti da 800 Gbps e 1,6 Tbps.
Intel sta inoltre implementando un nuovo nodo di processo Fab per la fotonica del silicio con prestazioni dei dispositivi all’avanguardia (SOA), densità più elevata, migliore accoppiamento e costi notevolmente migliorati. Intel continua a migliorare le prestazioni del laser su chip e della SOA, i costi (riduzione dell’area del die superiore al 40%) e la potenza (riduzione superiore al 15%).
L’attuale chiplet OCI di Intel è un prototipo. Intel sta collaborando con clienti selezionati per fornire OCI insieme ai loro SOC come soluzione I/O ottica. Il chiplet OCI di Intel rappresenta un passo avanti nella trasmissione dei dati ad alta velocità. Man mano che il panorama delle infrastrutture IA si evolve, Intel rimane in prima linea, guidando l’innovazione e plasmando il futuro della connettività.
HW Legend Staff
