Con el potencial de cambiar radicalmente el rendimiento y la eficiencia en el procesamiento de datos al integrar tecnología óptica avanzada, Intel ha presentado el primer chiplet óptico de entrada/salida (I/O) completamente integrado, que revolucionará el manejo de datos de alta velocidad, proporcionando un impulso considerable a la infraestructura de inteligencia artificial.
El chiplet OCI demostrado en OFC fue empaquetado conjuntamente con una CPU Intel
En la conferencia Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2024, el grupo Integrated Photonics Solutions (IPS) de Intel presentó su chiplet de interconexión óptica de cómputo (OCI), totalmente integrado y emparejado con un CPU de Intel, operando con datos en tiempo real. Según el comunicado de prensa, el chiplet OCI marca un avance en la interconexión de alta capacidad, facilitando la entrada/salida óptica (I/O) integrada con la infraestructura emergente de inteligencia artificial para centros de datos y aplicaciones de computación de alto rendimiento (HPC).
"El creciente traslado de datos de un servidor a otro está poniendo a prueba las capacidades de la infraestructura actual de los centros de datos, y las soluciones actuales están acercándose rápidamente a los límites prácticos del rendimiento de la I/O eléctrica. Sin embargo, el logro revolucionario de Intel permite a los clientes integrar sin problemas soluciones de interconexión de fotónica de silicio en paquetes conjuntos en los 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 la aceleración de la carga de trabajo de ML que promete revolucionar la infraestructura de IA de alto rendimiento", aseguró Thomas Liljeberg, Director Senior de Gestión y Estrategia de Productos en Integrated Photonics Solutions (IPS) Group.
El ejecutivo mencionó que este primer chip OCI está optimizado para manejar 64 canales de transmisión de datos a una velocidad de 32 gigabits por segundo (Gbps) en cada dirección, en distancias de hasta 100 metros de fibra óptica. "Se espera que responda a las crecientes demandas de la infraestructura de IA de mayor ancho de banda, menor consumo de energía y mayor alcance. Permite la escalabilidad futura de la conectividad entre clústeres de CPU/GPU y nuevas arquitecturas de computación, incluyendo la expansión coherente de memoria y la desagregación de recursos”.
También destacó que este lanzamiento es crucial debido al crecimiento global de las aplicaciones basadas en inteligencia artificial, con recientes avances en modelos de lenguaje grandes (LLM) e inteligencia artificial generativa, acelerando aún más esta tendencia. "Los modelos de aprendizaje automático (ML) más grandes y eficientes desempeñarán un papel clave para abordar los requisitos emergentes de las cargas de trabajo de aceleración de IA. La necesidad de escalar las plataformas de computación para IA están impulsando un crecimiento exponencial en el ancho de banda de I/O y mayor alcance para soportar clústeres más grandes de unidades de procesamiento (CPU/GPU/IPU) y arquitecturas con una utilización más eficiente de recursos, como la desagregación xPU y el agrupamiento de memoria”.
El chiplet OCI también se puede integrar con CPUs, GPUs, IPUs y otros sistemas sobre chips (SoCs) de próxima generación
Liljeberg añadió que la I/O eléctrica, que utiliza conectividad con trazas de cobre, proporciona alta densidad de ancho de banda y bajo consumo de energía, pero está limitada a distancias cortas, de aproximadamente un metro o menos. "Los módulos transceptores ópticos conectables utilizados en los centros de datos y los primeros clústeres de IA pueden aumentar el alcance a niveles de costo y potencia que no son sostenibles con los requisitos de escalado de las cargas de trabajo de IA. Una solución de I/O óptica xPU empaquetada conjuntamente puede soportar anchos de banda más altos con una mayor eficiencia energética, baja latencia y mayor alcance, exactamente lo que requiere el escalado de la infraestructura de IA/ML”.
Continúo detallando que el chiplet OCI completamente integrado utiliza la tecnología de fotónica de silicio avanzada de Intel e incorpora un circuito integrado de fotónica de silicio (PIC) que integra láseres y amplificadores ópticos en el chip, junto con un circuito integrado eléctrico. "El chiplet OCI demostrado en OFC fue empaquetado conjuntamente con una CPU Intel, pero también se puede integrar con CPUs, GPUs, IPUs y otros sistemas sobre chips (SoCs) de próxima generación”.
Además, explicó que esta primera versión del OCI permite la transferencia de datos bidireccional de hasta cuatro terabits por segundo (Tbps) y es compatible con la interconexión de componentes periféricos expresos (PCIe) Gen5. "La demostración de enlace óptico en vivo muestra 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), y la demostración muestra el espectro óptico Tx con 8 longitudes de onda a un espacio de 200 gigahercios (GHz) en una sola fibra, junto con un diagrama de ojos Tx de 32 Gbps que ilustra una fuerte calidad de señal”.
Por último, señaló que el chiplet actual soporta 64 canales de datos de 32 Gbps en cada dirección para distancias de hasta 100 metros, aunque en la práctica, la latencia del tiempo de vuelo podría reducir este alcance a unas pocas decenas de metros. Este chiplet utiliza ocho pares de fibras, cada una con ocho longitudes de onda densamente multiplexadas por división de longitud de onda (DWDM). "La solución co-empaquetada también es notablemente eficiente energéticamente, consumiendo solo 5 pico-Joules (pJ) por bit en comparación con los módulos de transceptor óptico conectables a aproximadamente 15 pJ / bit. Este nivel de hipereficiencia es fundamental para los centros de datos y los entornos informáticos de alto desempeño, y podría ayudar a abordar los requisitos de energía insostenible de la IA”.
