Intel ha recentemente annunciato un importante innovazione nel campo dell’interconnessione ottica per data center e infrastrutture di calcolo ad alte prestazioni. L’azienda ha presentato il primo chiplet di interconnessione ottica per il calcolo (Optical Compute Interconnect, OCI) completamente integrato. E’ co-packaged con una CPU Intel e in grado di trasmettere dati in tempo reale. Questa innovazione rappresenta un significativo progresso nelle tecnologie di interconnessione ad alta larghezza di banda; consente l’integrazione di input/output ottici co-packaged nelle emergenti infrastrutture IA per data center e applicazioni di calcolo ad alte prestazioni (HPC).
Il chiplet OCI di Intel è progettato per supportare 64 canali di trasmissione dati a 32 gigabit al secondo (Gbps) in ciascuna direzione su fibre ottiche fino a 100 metri di lunghezza. Questa tecnologia mira a soddisfare le crescenti esigenze delle infrastrutture IA; maggiore larghezza di banda, minor consumo energetico e maggiore portata. Inoltre, consente la futura scalabilità della connettività dei cluster CPU/GPU e nuove architetture di calcolo.
Caratteristiche tecniche e prestazioni del chiplet OCI
Il chiplet OCI di Intel integra un circuito integrato fotonico in silicio (PIC) con laser e amplificatori ottici on-chip, insieme a un circuito integrato elettrico (EIC). Questa implementazione supporta una trasmissione dati bidirezionale fino a 4 terabit al secondo (4 Tbps). E’ compatibile con lo standard PCIe Gen5. La dimostrazione dal vivo ha mostrato una connessione trasmettitore (Tx) e ricevitore (Rx) tra due piattaforme CPU attraverso un cavo in fibra ottica monomodale (SMF).
Il chiplet attuale supporta 64 canali di dati a 32 Gbps in ciascuna direzione fino a 100 metri; utilizza otto coppie di fibre, ognuna delle quali trasporta otto lunghezze d’onda in multiplexing. La soluzione co-packaged è anche estremamente efficiente dal punto di vista energetico. Consuma solo 5 pico-Joule (pJ) per bit rispetto ai moduli ricetrasmettitori ottici pluggable che consumano circa 15 pJ/bit. Questo livello di efficienza è fondamentale per gli ambienti di data center e calcolo ad alte prestazioni; potrebbe contribuire a risolvere i problemi di consumo energetico insostenibile dell’IA.
Vantaggi e applicazioni della tecnologia OCI
L’interconnessione ottica offre numerosi vantaggi rispetto alle tradizionali connessioni elettriche basate su rame. L’I/O elettrico supporta un’alta densità di larghezza di banda e bassa potenza, però offre portate molto brevi di circa un metro o meno. I moduli ricetrasmettitori ottici pluggable utilizzati nei data center e nei primi cluster IA possono aumentare la portata, ma a livelli di costo e potenza non sostenibili per le esigenze di scalabilità dei carichi di lavoro IA.
La soluzione di Intel offre una maggiore larghezza di banda con una migliore efficienza energetica, bassa latenza e portata estesa (100 metri). Può soddisfare le esigenze di scalabilità delle infrastrutture AI/ML. Questa tecnologia consente nuovi design di infrastrutture IA, come connessioni su larga scala di cluster di CPU e GPU. Si apre la strada a future architetture di calcolo più efficienti e scalabili.
Roadmap e sviluppi futuri
Al momento, il chiplet OCI di Intel è in fase di prototipo e l’azienda afferma: “stiamo lavorando con clienti selezionati per assemblare OCI con i loro SoC come soluzione I/O ottica“.
Intel ha anche delineato una roadmap per la tecnologia OCI, con l’obiettivo di scalare le prestazioni fino a 32 Tbps. L’azienda sta anche implementando un nuovo nodo di processo di fabbricazione per la fotonica in silicio con prestazioni dei dispositivi all’avanguardia; maggiore densità, migliore accoppiamento e una notevole riduzione dei costi di produzione.
Intel continua a fare progressi nelle prestazioni dei laser on-chip e degli amplificatori ottici a semiconduttore (SOA), con una riduzione dell’area del die superiore al 40% e una riduzione del consumo energetico superiore al 15%. Questi miglioramenti pongono le basi per future applicazioni a 800 Gbps e 1,6 Tbps.
Chiplet OCI: conclusioni
L’introduzione del chiplet OCI di Intel rappresenta un importante passo avanti nell’evoluzione delle tecnologie di interconnessione per data center e infrastrutture AI. Questa innovazione promette di superare i limiti attuali delle interconnessioni elettriche, offrendo maggiore larghezza di banda, efficienza energetica e scalabilità.
Il successo della tecnologia OCI potrebbe avere un impatto significativo sul mercato dei data center e delle infrastrutture IA; influenzerà le scelte di architettura e design dei principali fornitori di servizi cloud e aziende tecnologiche. In particolare quelle che richiedono soluzioni di calcolo ad alte prestazioni.
La compatibilità con le infrastrutture esistenti, i costi di implementazione e la necessità di ecosistemi software ottimizzati per sfruttare appieno i vantaggi dell’interconnessione ottica sono alcuni degli ostacoli che dovranno essere superati.
Nonostante queste sfide, il potenziale impatto della tecnologia OCI di Intel sul futuro del calcolo ad alte prestazioni è significativo. Potrebbe esserci un vero e proprio cambiamento nel modo in cui vengono progettati e implementati i data center e le infrastrutture di calcolo del futuro.
