Intel Presenta un Avance Revolucionario en Tecnología Fotónica Integrada para Transmisión de Datos a Alta Velocidad
En la Conferencia de Comunicación por Fibra Óptica (OFC) 2024, Intel Corporation ha alcanzado un hito significativo en la tecnología fotónica integrada. El grupo de Soluciones Fotónicas Integradas (IPS) de Intel ha demostrado el primer chiplet de interconexión óptica computacional (OCI) totalmente integrado de la industria. Este chiplet OCI, empaquetado junto con una CPU Intel y ejecutando datos en vivo, marca un gran avance en la interconexión de alto ancho de banda.
El chiplet OCI de Intel facilita la entrada/salida óptica (E/S) empaquetada conjuntamente en la infraestructura emergente de IA para centros de datos y aplicaciones de computación de alto rendimiento (HPC). Este desarrollo promete transformar la manera en que se maneja el tráfico de datos en aplicaciones críticas, mejorando la eficiencia y el rendimiento.
“El movimiento cada vez mayor de datos de un servidor a otro está poniendo a prueba las capacidades de la infraestructura actual del centro de datos, y las soluciones actuales se están acercando rápidamente a los límites prácticos del rendimiento de E/S eléctricas. Sin embargo, el logro innovador de Intel permite a los clientes integrar sin problemas soluciones de interconexión de fotónica de silicio empaquetadas en sistemas informáticos de próxima generación. Nuestro chiplet OCI aumenta el ancho de banda, reduce el consumo de energía y aumenta el alcance, lo que permite una aceleración de la carga de trabajo de aprendizaje automático que promete revolucionar la infraestructura de IA de alto rendimiento”.
–Thomas Liljeberg, director sénior de Gestión de productos y estrategia, Integrated Photonics Solutions Group
Características del Primer Chiplet OCI
Qué Hace: Este innovador chiplet OCI está diseñado para soportar 64 canales de transmisión de datos de 32 gigabits por segundo (Gbps) en cada dirección, cubriendo distancias de hasta 100 metros de fibra óptica. Este avance aborda las crecientes demandas de la infraestructura de IA, proporcionando mayor ancho de banda, menor consumo de energía y mayor alcance. Además, permite la escalabilidad futura de la conectividad en clústeres de CPU/GPU y nuevas arquitecturas de cómputo, incluyendo la expansión de memoria coherente y la desagregación de recursos.
Por Qué es Importante: Con la creciente implementación global de aplicaciones basadas en IA y los recientes desarrollos en modelos de lenguaje grandes (LLM) e IA generativa, la necesidad de escalar plataformas informáticas para IA está aumentando exponencialmente. Los modelos de aprendizaje automático (ML) más grandes y eficientes son cruciales para satisfacer los requisitos emergentes de las cargas de trabajo de aceleración de IA. Este crecimiento impulsa una demanda sin precedentes en el ancho de banda de E/S y la necesidad de un mayor alcance para soportar clústeres y arquitecturas de procesamiento (CPU/GPU/IPU) más grandes, mejorando la utilización de recursos a través de la desagregación de xPU y la agrupación de memoria.
Ventajas de la E/S Óptica: Aunque la E/S eléctrica, como la conectividad de trazas de cobre, proporciona alta densidad de ancho de banda y bajo consumo de energía, su alcance es limitado a aproximadamente un metro o menos. Los módulos transceptores ópticos enchufables utilizados en centros de datos y clústeres de IA iniciales extienden el alcance a un costo y consumo de energía que no son sostenibles para las necesidades de escalado de las cargas de trabajo de IA. Una solución de E/S óptica xPU empaquetada conjuntamente ofrece mayores anchos de banda, mejor eficiencia energética, baja latencia y un alcance más amplio, satisfaciendo perfectamente los requisitos de escalado de la infraestructura de IA/ML.
Cómo Funciona el Chiplet OCI
El chiplet OCI totalmente integrado aprovecha la tecnología fotónica de silicio probada de Intel y un circuito integrado de fotónica de silicio (PIC), que incluye láseres en chip y amplificadores ópticos, con un CI eléctrico. Este chiplet OCI, presentado en la OFC, estaba empaquetado junto con una CPU Intel, pero también puede integrarse con CPU, GPU, IPU y otros sistemas en chips (SoC) de próxima generación.
Rendimiento Excepcional del Chiplet OCI
La primera implementación de OCI admite transferencias de datos bidireccionales de hasta 4 terabits por segundo (Tbps), compatible con la interconexión de componentes periféricos express (PCIe) Gen5. La demostración de enlace óptico en vivo mostró una conexión de transmisor (Tx) y receptor (Rx) entre dos plataformas de CPU a través de un cable de conexión de fibra monomodo (SMF). Las CPU generaron y midieron la tasa de error de bits ópticos (BER), mostrando un espectro óptico de transmisión con 8 longitudes de onda espaciadas a 200 gigahercios (GHz) en una sola fibra, junto con un diagrama de ojo de transmisión de 32 Gbps que ilustra una fuerte calidad de señal.
El chiplet actual admite 64 canales de datos de 32 Gbps en cada dirección hasta 100 metros, utilizando ocho pares de fibras, cada uno transportando ocho longitudes de onda de multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM). Esta solución empaquetada conjuntamente es extremadamente eficiente energéticamente, consumiendo solo 5 picojulios (pJ) por bit en comparación con los módulos transceptores ópticos enchufables que consumen aproximadamente 15 pJ/bit. Este nivel de hipereficiencia es crucial para centros de datos y entornos de computación de alto rendimiento, abordando los requisitos energéticos insostenibles de la IA.
Liderazgo de Intel en Fotónica de Silicio
Como líder del mercado en fotónica de silicio, Intel aprovecha más de 25 años de investigación interna de Intel Labs, pionera en fotónica integrada. Intel fue la primera empresa en desarrollar y enviar productos de conectividad basados en fotónica de silicio con una confiabilidad líder en la industria a grandes volúmenes, abasteciendo a los principales proveedores de servicios en la nube.
El principal factor diferenciador de Intel es su integración sin precedentes utilizando tecnología híbrida de láser sobre oblea e integración directa, que genera mayor confiabilidad y menores costos. Este enfoque único permite a Intel ofrecer un rendimiento superior y mantener la eficiencia. La plataforma robusta y de alto volumen de Intel cuenta con más de 8 millones de PIC distribuidos con más de 32 millones de láseres integrados en chip, mostrando una tasa de fallas láser en el tiempo (FIT) de menos de 0,1.
Estos PIC se empaquetaron en módulos transceptores conectables, implementados en grandes redes de centros de datos de los principales proveedores de servicios en la nube a hiperescala para aplicaciones de 100, 200 y 400 Gbps. Se están desarrollando PIC de 200G/carril de próxima generación para soportar aplicaciones emergentes de 800 Gbps y 1,6 Tbps.
Qué Sigue para Intel y su Chiplet OCI
Intel está trabajando con clientes selectos para empaquetar OCI con sus SoC como una solución de E/S óptica. El chiplet OCI de Intel representa un salto adelante en la transmisión de datos de alta velocidad. A medida que evoluciona el panorama de la infraestructura de IA, Intel permanece a la vanguardia, impulsando la innovación y dando forma al futuro de la conectividad.
