Intel presentó el primer chiplet de I/O óptico totalmente integrado. Innovación de Intel: Chiplet OCI mejora la infraestructura de IA

Lima, Perú, 16 de julio de 2024.— Intel Corporation ha logrado un avance significativo en la tecnología fotónica integrada para la transmisión de datos de alta velocidad. En la Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2024, el grupo de Soluciones Fotónicas Integradas (IPS) de Intel mostró su chiplet de interconexión óptica de cómputo (OCI), el primero en estar completamente integrado y empaquetado junto con un CPU de Intel, funcionando con datos en tiempo real. Este chiplet OCI de Intel representa un avance importante en la interconexión de gran ancho de banda, permitiendo la entrada/salida óptica (I/O) empaquetada junto a la infraestructura emergente de IA para centros de datos y aplicaciones de computación de alto rendimiento (HPC).

Thomas Liljeberg, director sénior de Gestión y Estrategia de Productos del Grupo IPS de Intel, comentó: «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».

El chip OCI de Intel está diseñado para soportar 64 canales de transmisión de datos a 32 gigabits por segundo (Gbps) en cada dirección, en hasta 100 metros de fibra óptica. Se espera que este chip responda a las crecientes demandas de la infraestructura de IA, proporcionando mayor ancho de banda, menor consumo de energía y mayor alcance. Además, permite la escalabilidad futura de la conectividad entre clusters de CPU/GPU y nuevas arquitecturas de computación, incluyendo la expansión coherente de memoria y la desagregación de recursos.

La creciente implementación de aplicaciones basadas en IA a nivel mundial, junto con los desarrollos en modelos de lenguaje grandes (LLM) e IA generativa, está acelerando la necesidad de escalar las plataformas de computación para IA. Esto está impulsando un crecimiento exponencial en el ancho de banda de I/O y un mayor alcance para soportar clusters más grandes de unidades de procesamiento (CPU/GPU/IPU) y arquitecturas que utilizan los recursos de manera más eficiente, como la desagregación xPU y el agrupamiento de memoria.

La I/O eléctrica, aunque ofrece alta densidad de ancho de banda y bajo consumo de energía, está limitada a alcances cortos 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, pero a niveles de costo y potencia que no son sostenibles para las cargas de trabajo de IA a gran escala. Una solución de I/O óptica xPU empaquetada conjuntamente puede soportar anchos de banda más altos con mayor eficiencia energética, baja latencia y mayor alcance, que es precisamente lo que se necesita para escalar la infraestructura de IA/ML.

El chiplet OCI totalmente integrado de Intel utiliza tecnología de fotónica de silicio probada y combina un circuito integrado de fotónica de silicio (PIC), que incluye láseres en chip y amplificadores ópticos, con un CI eléctrico. En la demostración en la OFC, el chiplet OCI estaba empaquetado conjuntamente con una CPU Intel, pero también puede integrarse con CPUs, GPUs, IPUs y otros sistemas sobre chips (SoCs) de próxima generación.

Esta primera implementación de OCI soporta transferencia de datos bidireccionales de hasta 4 terabits por segundo (Tbps) y es compatible con la interconexión de componentes periféricos expresos (PCIe) Gen5. La demostración mostró una conexión de transmisor (Tx) y receptor (Rx) entre dos plataformas de CPU a través de un cable de fibra monomodo (SMF). Las CPU generaron y midieron la tasa de error de bits ópticos (BER), y la demostración mostró 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.

El chiplet OCI admite 64 canales de datos de 32 Gbps en cada dirección en hasta 100 metros, utilizando ocho pares de fibras, cada uno con ocho longitudes de onda densas de multiplexación por división de longitud de onda (DWDM). Esta solución co-empaquetada también es extremadamente eficiente en términos de energía, consumiendo solo 5 pico-Joules (pJ) por bit, en comparación con los módulos de transceptor óptico conectables que consumen aproximadamente 15 pJ / bit. Esta eficiencia energética es crucial para los centros de datos y entornos de computación de alto rendimiento, y podría ayudar a enfrentar los requisitos de energía insostenibles de la IA.

Intel es líder en fotónica de silicio, con más de 25 años de investigación en laboratorios internos que han sido pioneros en la fotónica integrada. La empresa fue la primera en desarrollar y enviar productos de conectividad basados en fotónica de silicio con una fiabilidad líder en la industria y en gran volumen a los principales proveedores de servicios en la nube.

El chiplet OCI actual de Intel es un prototipo, y la empresa está trabajando con clientes selectos para empaquetar OCI junto con sus SOC como una solución de E/S óptica.

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