英特爾實現CPU片上光互連！
2024-06-28 11:48:08 EETOP
注：左側為鉛筆照片作為尺寸對比
高性能計算 (HPC) 的主要挑戰之一是連接帶寬。目前，為了實現高速傳輸，數據需要移到光學接口，這樣才能利用光互連提供的更長距離。數據中心和云計算推動了帶寬需求，但在芯片封裝內進行光學連接可以帶來顯著的優勢：減小占用空間、增加吞吐量和降低功耗。
人工智能和機器學習 (AI/ML) 大型語言模型 (LLMs) 只是其中一個需要這種級別吞吐量的應用領域。軍事和航空電子應用（如相控陣雷達）也將高性能計算與大量數據相結合。
系統外觀
英特爾的小芯片集成了64個雙向通道，每個通道運行速率為32Gb/s，總帶寬達到4Tb/s。小芯片采用混合激光器在晶圓技術和直接集成。整個系統利用了八對光纖，每對光纖傳輸八個密集波分復用 (DWDM) 波長。
OCI發射器可以驅動最長100米的光纖電纜。這對于板外/系統外連接非常方便，但較短的板內連接也很有用，因為它們具有高吞吐量和低功耗要求。連接協議與外圍組件互連快速通道 (PCIe) Gen5 兼容。
32Gb/s傳輸眼圖說明了使用單模光纖(SMF)的高信號質量。與可插拔光收發模塊等片外解決方案相比，共封裝芯片每比特只需要5皮焦(pJ)，而片外解決方案通常需要3倍的能量或15皮焦/比特。
該小芯片并不是英特爾在硅光子集成電路 (PIC) 方面的首次嘗試。英特爾已經出貨超過800萬片PIC，集成了超過3200萬個芯片內激光器，激光器的每十億小時失效率 (FIT) 低于0.1。
英特爾的演示將小芯片與CPU小芯片配對。然而，提供基于小芯片的解決方案使得可以將不同的小芯片組合在一起，例如GPU、IPU或AI/ML加速器。通用小芯片互連快線 (UCIe) 是一種標準的小芯片接口，使得連接小芯片變得更加容易。多供應商的小芯片演示表明這種方法是可行的。
UCIe可以在基于小芯片的平臺中實現寬帶高速互連。然而，將這種級別的互連移到芯片外互連通常需要大量的接口小芯片，這些小芯片的帶寬與 OCI 解決方案不同。
使用小芯片的一個原因是拆分功能。另一種是在單個封裝中提供不同的芯片技術。CPU、GPU 和 AI/ML 加速器采用的技術與此 OCI 中使用的光學驅動程序和接收器不同。
數據中心能夠輕松利用 4Tb/s 連接，但這并不是 OCI 唯一可以發揮作用的地方。如前所述，軍事和航空電子應用通常需要這種級別的吞吐量才能將數據從傳感器傳輸到計算平臺，然后分發結果。
許多其他嵌入式應用也可以從OCI提供的高速低功耗連接中受益，例如智能汽車和處理大量傳感器數據的醫療應用。實時處理這些數據需要快速高效地將數據傳輸到計算模塊，例如處理LLM的AI/ML加速器。
來源：EETOP編譯自electronicdesign
