初創公司，創新光互連 - asiasworldcity.hk

「香港飛龍」標誌

本文内容：

如果您希望可以時常見面，歡迎標星收藏哦~來源：內容編譯自IEEE ，謝謝。如果將過多的銅線捆紮在一起，最終會耗盡空間——前提是它們不會先熔合在一起。人工智能數據中心在GPU和內存之間傳輸數據的電子互連方面也面臨着類似的限制。爲了滿足人工智能的海量數據需求，業界正在轉向更大尺寸、更多處理器的芯片，這意味着在機架內實現更密集、更長距離的連接。初創公司正在展示 GPU 如何擺脫銅互連，用光纖鏈路取而代之。光纖鏈路對數據中心來說並不陌生。它們使用可插拔收發器在機架之間傳輸數據，將電信號轉換爲光信號。爲了提高能源效率，“將光學元件集成到芯片封裝中一直是一箇夢想，”加州大學聖巴巴拉分校電氣工程教授克林特·肖( Clint Schow)表示。這就是共封裝光學器件（CPO），科技巨頭們正在全力支持它。英偉達 (Nvidia) 最近宣佈量產一款網絡交換機，該交換機使用嵌入在與交換機同一基板上的光子調製器。“這震驚了整個行業，”加州桑尼維爾初創公司Avicena的首席執行官巴迪亞·佩澤什基 (Bardia Pezeshki) 表示。哥倫比亞大學電氣工程教授、Xscape Photonics聯合創始人Keren Bergman解釋說， Nvidia 的聲明令人興奮，因爲它將光子技術引入了機架內部。但Nvidia目前只計劃將光子技術引入網絡交換機。Avicena和其他初創公司正在挑戰“光學技術在成本、可靠性和功率效率方面不足以取代機架內銅纜”這一觀點。他們將光學互連直接連接到 GPU 和內存封裝上。Bergman 表示，即使是這些最終長達一米的鏈路，也需要比銅纜所能提供的更大的帶寬。同樣的基礎技術“可以直接連接到 GPU”，使光學器件更靠近數據源，並允許它們從芯片封裝本身傳輸帶寬。初創公司創新光互連多家初創公司一直在致力於替換 GPU 旁邊的銅互連線路。其中幾家公司已經着手研發使用名爲微環諧振器的波導芯片，將數據通道編碼到來自外部激光器的光波上，並在接收端口過濾合適的波長。這與英偉達在其 CPO 交換機上採用的基本光子技術相同——哥倫比亞大學的伯格曼表示，這“意義重大”。但不僅僅是一箇 r諧振器，很多初創公司都在使用。上個月，Ayar Labs宣佈推出 GPU 之間的光學互連，其中採用了標準開源UCIe電氣接口。“這是業界首創，”首席技術官兼聯合創始人 Vladimir Stojanovic 表示。UCIe 構成 GPU 和TeraPhys 光學芯片之間的封裝電氣鏈路。芯片將數字信號的副本傳輸到單模光纖中，將通信距離延長至 2 公里。“一箇 GPU 與另一箇 GPU 通信時甚至不知道它正在離開封裝，”Stojanovic 說道。Ayar Labs 的SuperNova 光源將 16 種波長饋送到每根光纖上。諧振器對 8 個輸入和 8 個輸出光纖端口中的每一箇執行波分複用，在 GPU 之間形成 256 個數據通道，總計 8 Tbps。使用 UCIe 協議可實現完全模塊化設計。“任何芯片製造商都可以將其安裝上去並擁有一箇光學轉換器，”Schow 解釋道。總部位於加州山景城的初創公司LightMatter宣佈了類似的 GPU 間光學鏈路產品：Passage L200。它使用Alphawave Semi 的芯片來實現 UCIe 接口——但不是將它們並排構建，而是使用標準的晶圓上芯片技術將它們堆疊在光學電路的頂部。Lightmatter 副總裁 Steve Klinger 表示：“採用 3D 意味着你不必嘗試將電信號路由到芯片邊緣之外。”該公司展示了Passage M1000的完全集成版本，這是一種由 8 個這樣的構建塊組成的光學中介層。每個部分都位於 GPU 或內存塊下方——通過極短的 UCIe 連接直接安裝在頂部。光纖將光信號從中介層路由出去。Schow解釋說：“L200採用模塊化方式集成光學元件，而M1000則更具進取精神。” 後者利用電子器件局部解決帶寬問題，並通過光學器件解決封裝間問題。但Stojanovic觀察到，“他們尚未進行演示。”伯格曼的公司Xscape Photonics位於加州聖克拉拉，該公司更進一步，無需外部光源，將頻率梳激光器直接集成到芯片上。“我們可以將激光器和鏈路集成到一起，”伯格曼說道。去年 10 月，該公司獲得了 4400 萬美元的融資，用於擴大ChromX 平臺的產量。ChromX 平臺是一箇多色平臺，可以最大限度地解決高帶寬數據從芯片中傳輸出去所固有的“逃逸帶寬”問題。此前，曦智科技也推出了全球首款專爲以下領域設計的片上光網絡 (oNOC) 處理器 Hummingbird，其採用先進的垂直堆疊封裝技術，將光子芯片和電子芯片集成到一箇封裝中，作爲數據中心和其他高性能應用的通信網絡。Hummingbird 是利用 Lightelligence 的 oNOC 平臺的產品系列中的第一個產品，該平臺通過硅光子學實現創新的互連拓撲，從而顯著提高了計算性能。其波導以光速傳播信號，並利用到 64 核特定領域 AI 處理器芯片上每個核心的全對全數據廣播網絡，使 Hummingbird 在延遲和功耗降低方面比傳統數字互連解決方案具有顯着優勢。如果將過多的銅線捆紮在一起，最終會耗盡空間——前提是它們不會先熔合在一起。人工智能數據中心在GPU和內存之間傳輸數據的電子互連方面也面臨着類似的限制。爲了滿足人工智能的海量數據需求，業界正在轉向更大尺寸、更多處理器的芯片，這意味着在機架內實現更密集、更長距離的連接。初創公司正在展示 GPU 如何擺脫銅互連，用光纖鏈路取而代之。光纖鏈路對數據中心來說並不陌生。它們使用可插拔收發器在機架之間傳輸數據，將電信號轉換爲光信號。爲了提高能源效率，“將光學元件集成到芯片封裝中一直是一箇夢想，”加州大學聖巴巴拉分校電氣工程教授克林特·肖( Clint Schow)表示。這就是共封裝光學器件（CPO），科技巨頭們正在全力支持它。英偉達 (Nvidia) 最近宣佈量產一款網絡交換機，該交換機使用嵌入在與交換機同一基板上的光子調製器。“這震驚了整個行業，”加州桑尼維爾初創公司Avicena的首席執行官巴迪亞·佩澤什基 (Bardia Pezeshki) 表示。哥倫比亞大學電氣工程教授、Xscape Photonics聯合創始人Keren Bergman解釋說， Nvidia 的聲明令人興奮，因爲它將光子技術引入了機架內部。但Nvidia目前只計劃將光子技術引入網絡交換機。Avicena和其他初創公司正在挑戰“光學技術在成本、可靠性和功率效率方面不足以取代機架內銅纜”這一觀點。他們將光學互連直接連接到 GPU 和內存封裝上。Bergman 表示，即使是這些最終長達一米的鏈路，也需要比銅纜所能提供的更大的帶寬。同樣的基礎技術“可以直接連接到 GPU”，使光學器件更靠近數據源，並允許它們從芯片封裝本身傳輸帶寬。初創公司創新光互連多家初創公司一直在致力於替換 GPU 旁邊的銅互連線路。其中幾家公司已經着手研發使用名爲微環諧振器的波導芯片，將數據通道編碼到來自外部激光器的光波上，並在接收端口過濾合適的波長。這與英偉達在其 CPO 交換機上採用的基本光子技術相同——哥倫比亞大學的伯格曼表示，這“意義重大”。但不僅僅是一箇 r諧振器，很多初創公司都在使用。上個月，Ayar Labs宣佈推出 GPU 之間的光學互連，其中採用了標準開源UCIe電氣接口。“這是業界首創，”首席技術官兼聯合創始人 Vladimir Stojanovic 表示。UCIe 構成 GPU 和TeraPhys 光學芯片之間的封裝電氣鏈路。芯片將數字信號的副本傳輸到單模光纖中，將通信距離延長至 2 公里。“一箇 GPU 與另一箇 GPU 通信時甚至不知道它正在離開封裝，”Stojanovic 說道。Ayar Labs 的SuperNova 光源將 16 種波長饋送到每根光纖上。諧振器對 8 個輸入和 8 個輸出光纖端口中的每一箇執行波分複用，在 GPU 之間形成 256 個數據通道，總計 8 Tbps。使用 UCIe 協議可實現完全模塊化設計。“任何芯片製造商都可以將其安裝上去並擁有一箇光學轉換器，”Schow 解釋道。總部位於加州山景城的初創公司LightMatter宣佈了類似的 GPU 間光學鏈路產品：Passage L200。它使用Alphawave Semi 的芯片來實現 UCIe 接口——但不是將它們並排構建，而是使用標準的晶圓上芯片技術將它們堆疊在光學電路的頂部。Lightmatter 副總裁 Steve Klinger 表示：“採用 3D 意味着你不必嘗試將電信號路由到芯片邊緣之外。”該公司展示了Passage M1000的完全集成版本，這是一種由 8 個這樣的構建塊組成的光學中介層。每個部分都位於 GPU 或內存塊下方——通過極短的 UCIe 連接直接安裝在頂部。光纖將光信號從中介層路由出去。Schow解釋說：“L200採用模塊化方式集成光學元件，而M1000則更具進取精神。” 後者利用電子器件局部解決帶寬問題，並通過光學器件解決封裝間問題。但Stojanovic觀察到，“他們尚未進行演示。”伯格曼的公司Xscape Photonics位於加州聖克拉拉，該公司更進一步，無需外部光源，將頻率梳激光器直接集成到芯片上。“我們可以將激光器和鏈路集成到一起，”伯格曼說道。去年 10 月，該公司獲得了 4400 萬美元的融資，用於擴大ChromX 平臺的產量。ChromX 平臺是一箇多色平臺，可以最大限度地解決高帶寬數據從芯片中傳輸出去所固有的“逃逸帶寬”問題。數據傳輸革命Juniper Networks和Fungible的聯合創始人（現就職於微軟）的Pradeep Sindhu對此持懷疑態度。在集羣中，如果需要在大量 GPU 之間建立靈活的點對點鏈接，那麼每個可切換數據通道的粒度就很重要。點對之間的一條粗管道是不夠的。相反，您需要許多更小的管道，而每根光纖的帶寬太多會降低靈活性。例如，連接 512 個 GPU（每個 GPU 通過 200 Gbps 通道鏈接到 64 個交換機）的宏偉目標需要超過 30,000 個連接。Sindhu 說：“如果將 16 個波長塞進一根光纖，如何將這麼多 GPU 連接到這麼多交換機？” 答案之一是使用數量更少、功能更強大的電子解析粗管道的交換機，但這會將冗餘換成單點故障。此外，多波長激光器還引發了成本、能源效率和可靠性方面的擔憂。另一種方法則避開了這兩個問題。Avicena 使用數百個通過成像光纖連接的藍色 MicroLED來傳輸數據。Pezeshki 解釋說：“如果你用攝像頭看電視，你就擁有了一種無需激光器的光學連接。” Avicena 的光學芯片集成了一箇小型 MicroLED 顯示屏和一箇微型攝像頭，其幀速率令人難以置信，該技術已在基於 10 Gbps/通道幀速率的模塊化 LightBundle 平臺中發佈。每個包含 300 個MicroLED的顯示屏累計傳輸速率爲 3 Tbps，但粒度更高。Pezeshki 表示，消除激光器可以降低可靠性風險、成本和複雜性，並將能耗提升五倍。Sindhu 表示：“我樂觀地認爲 MicroLED 將成爲未來的領先技術。”光通信市場研究公司LightCounting的首席執行官Vladimir Koslov對這些初創公司的演示表示讚賞。“有些公司會成功，”他說道。但通往市場的道路“不是短跑，而是一場馬拉松”。此外，銅纜仍然有效。他認爲，在未來幾年內，CPO將僅限於交換機，因爲這是行業的目標。“我認爲，直到下一個十年初，我們才能在GPU上看到它（CPO），”他說道。Sindhu 表示，以廉價、低功耗且可靠的方式連接足夠多的 GPU 是“這個時代最重要的封裝難題”。無論誰解決了這個問題，人們都會回顧。“勝者爲王，”他說道。https://spectrum.ieee.org/optics-gpu半導體精品公衆號推薦專注半導體領域更多原創內容關注全球半導體產業動向與趨勢*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4016期內容，歡迎關注。『半導體第一垂直媒體』實時專業原創深度公衆號ID：icbank喜歡我們的內容就點“在看”分享給小夥伴哦

(本文内容不代表本站观点。)
---------------------------------