Intel tiene previsto realizar una demostración de su avanzado chip de interconexión informática óptica (OCI) junto con un prototipo de CPU Intel de próxima generación que ejecuta datos en tiempo real, lo que permitirá al sector echar un vistazo al futuro de la interconexión informática de gran ancho de banda.

Las aplicaciones que utilizan IA se están desplegando y posicionando cada vez más para ser motores de nuestra economía global e influir en la evolución de nuestra sociedad en general. Los recientes avances en grandes modelos lingüísticos (LLM) y en IA generativa no han hecho sino acelerar esa tendencia.

Los modelos de aprendizaje automático (ML) más grandes y eficientes desempeñarán un papel clave a la hora de abordar los requisitos emergentes de las cargas de trabajo de aceleración de la IA. La necesidad de escalar significativamente los futuros tejidos informáticos impulsa un crecimiento exponencial del ancho de banda de E/S y un mayor alcance de la conectividad para soportar clústeres xPU más grandes, así como arquitecturas con una utilización más eficiente de los recursos, como la desagregación de GPU y la agrupación de memoria.

La E/S eléctrica (es decir, la conectividad de pistas de cobre) admite una gran densidad de ancho de banda y un bajo consumo, pero sólo alcances muy cortos de 1 metro o menos. Los módulos transceptores ópticos conectables que se utilizan en los centros de datos actuales y en los primeros clústeres de IA pueden aumentar el alcance, pero a unos niveles de coste y consumo que no son sostenibles con los requisitos de escalado de las cargas de trabajo de IA que tenemos por delante.

Una solución de E/S óptica xPU (CPU, GPU, IPU) coempaquetada puede soportar mayores anchos de banda con alta eficiencia energética, baja latencia y mayor alcance, que es exactamente lo que requiere el escalado de la infraestructura de IA/ML.

Solución de E/S óptica basada en fotónica de silicio Intel

Intel ha desarrollado un chiplet OCI bidireccional totalmente integrado de 4 Tbps basado en la tecnología propia de Intel Silicon Photonics, para hacer frente a la enorme necesidad de ancho de banda de la infraestructura de IA y permitir la escalabilidad futura. Este chiplet o mosaico OCI contiene un único circuito integrado de fotónica de silicio (PIC) con láseres integrados, un circuito integrado eléctrico con TSV de RF y una ruta para incorporar un conector óptico desmontable/reutilizable.

El chip OCI puede combinarse con aplicaciones de próxima generación de CPU, GPU, IPU y otros sistemas en un chip (SOC) con gran demanda de ancho de banda. Esta primera implementación allana el camino para proporcionar conectividad óptica multiterabit con una mejora >4 veces superior en densidad de costa respecto a PCIe Gen6, una eficiencia energética de <3pJ/bit, <10ns (+TOF) de latencia y un alcance superior a 100 metros.

Tenemos previsto hacer una demostración de nuestro chiplet OCI de primera generación coempaquetado con una CPU Intel de concepto que ejecuta un enlace sin errores sobre fibra (BER <10E-12 con un patrón PRBS31) en OFC 2024 en San Diego del 26 al 28 de marzo (stand de Intel nº 1501). Esta primera implementación de OCI es un chiplet bidireccional de 4 Tbps compatible con PCIe Gen5, que admite 64 carriles de datos de 32 Gbps en cada dirección a lo largo de decenas de metros, realizado como ocho pares de fibra que transportan cada uno ocho longitudes de onda DWDM. Más allá de esta primera implementación, la plataforma tiene línea de visión a chiplets de 32 Tbps.

Transmisor OCI: Espectro óptico de 8 longitudes de onda en una fibra monomodo estándar

El único PIC de la actual pila de chips puede soportar aplicaciones bidireccionales de hasta 8 Tbps y contiene un subsistema óptico completo, gracias a la capacidad exclusiva de Intel de integrar matrices de láser DWDM y amplificadores ópticos en el PIC, lo que proporciona una fiabilidad de órdenes de magnitud superiores a la de los láseres InP convencionales. Estos chips integrados de fotónica de silicio se fabrican en una de nuestras plantas de gran volumen de EE.UU., que ya ha distribuido más de 8 millones de PIC con más de 32 millones de láseres integrados en chip en transceptores ópticos conectables para redes de centros de datos, con una fiabilidad líder en el sector. Además de las ventajas de rendimiento y fiabilidad demostrada, la tecnología láser en chip permite la fabricación, el rodaje y las pruebas a escala de oblea, lo que se traduce en una gran simplicidad y fiabilidad a nivel de subsistema (por ejemplo, no hay fibras que conecten el ELS y el PIC) y eficiencia de fabricación.

Otra ventaja diferenciadora es que la OCI utiliza fibra monomodo (SMF-28) estándar, ampliamente extendida, sin necesidad de fibra de mantenimiento de la polarización (PMF), como otros enfoques técnicos del mercado. La PMF rara vez se ha utilizado, ya que la vibración del sistema y el movimiento de la fibra pueden afectar negativamente a su rendimiento y al presupuesto de enlace asociado.

Varios grupos de Intel están contribuyendo al desarrollo y la implementación de OCI como tecnología de E/S óptica clave. Destaca cómo Intel puede ofrecer una solución informática completa de próxima generación con nuestras capacidades líderes de integración de silicio, óptica, empaquetado y plataforma.

La plataforma y la tecnología de fotónica de silicio de Intel, probadas en la práctica, pueden ofrecer las soluciones de conectividad óptica más fiables y de mayor rendimiento para hacer posible la IA ubicua.