През последните 20 години компютърните технологии и комуникациите се насочват

През последните 20 години компютърните технологии и връзките се насочват към оптични интерфейси. Това към този момент се е случило в информационната мрежа, само че към момента е в застой в региона на центровете за данни и на равнище междучипови и междукомпонентни връзки в компютрите. В идеалния случай сигналът би трябвало да излиза непосредствено от процесора като оптични импулси и да се насочва или към прилежащия чип, или към прилежащите шкафове, зали и даже отвън тях – IBM е избрала този път.

Оптиката се съпоставя удобно с медта (проводящите връзки) във връзка с ниското тегло, ниската цена, ниските разстройства, високата скорост на предаване, ниската консумация на сила и като цяло разрешава увеличение на честотната лента без увеличение на потреблението на сила. Възможността за потребление на оптични връзки към този момент е включена във всички най-нови Ethernet стандарти, както и в PCIe стандартите. Intel се приближи най-вече до консолидираното на оптични връзки в процесори (ускорители) със своята платформа Light Peak. И макар че Intel от дълго време анулира създаването на тази платформа, концепцията не умря и през днешния ден намира своето продължение в новия оптичен интерфейс Intel OCI (Open Compute Project Interconnect Link).

В тази връзка IBM разгласи пробив в региона на интегрираните в процесори оптични интерфейси.

Подобно на Intel, интегрираната оптика на IBM води началото си от разработките в региона на силициевата фотоника, които двете компании започнаха да създават преди повече от 20 години. Новият интегриран интерфейс на IBM се назовава взаимно опакована оптика (CPO). В дословен превод това значи „ взаимно опакована “ или „ комбинирана “ оптика – спомагателна връзка за данни. Тя не замества кабелите на дънната платка и кабелите в компютъра и сред шкафовете, а ги добавя с високоскоростен и енергийно ефикасен интерфейс.

Интерфейсът CPO употребява евтинoто полимерно оптично влакно PWG (Polymer Optical Waveguide) като проводник на светлината. Компанията е показала работещ първообраз на интерфейса (платформа) с влакно PWG с дебелина 50 µm и е подготвена да го мащабира до влакно с дебелина под 20 µm. Спецификациите на CPO интерфейса разрешават връзка от чип до чип, от платка до платка и от долап до долап или казано по-просто, работа на дистанции от няколко сантиметра до стотици метри.

Тестване на оптични интерфейси на IBM

Ако препоръчаното от IBM техническо решение бъде възприето от промишлеността, то ще докара до по-ниски разноски за мащабиране на платформите с изкуствен интелект заради повече от 5 пъти по-ниската консумация на сила спрямо електрическите връзки от междинен клас, като в същото време ще усили дължината на свързващите кабели в центровете за данни от един до стотици метри.

Може да се чака също по този начин да се форсира образованието на ИИ-модели, което с до 5 пъти, в сравнение с с стандартните кабелни интерфейси. Технологията CPO може да понижи времето, належащо за образование на общоприет LLM от 3 месеца на 3 седмици. Тя също по този начин ще обезпечи повишение на продуктивността посредством потреблението на по-големи модели и повече графични процесори, което ще понижи времето за престой.

И най-после, технологията CPO ще усъвършенства доста енергийната успеваемост на центровете за данни, като ще спести сила, еквивалентна на годишното ползване на 5000 американски жилища за образование на един ИИ-модел.

„ Тъй като генеративният ИИ изисква от ден на ден сила и изчислителни запаси, центровете за данни би трябвало да се развиват, а комбинираната оптика може да ги направи по-устойчиви на бъдещето. С този пробив чиповете на бъдещето ще предават данни по същия метод, по който оптичните кабели придвижват информация към и от центровете за данни, поставяйки началото на нова епоха на по-бързи и по-устойчиви връзки, способни да се оправят с работните натоварвания на изкуствения разсъдък в бъдеще. “

каза Дарио Гил, старши вицепрезидент и шеф на изследователската активност в IBM

Изследователите на IBM изложиха детайлности за новия интерфейс в публикация, оповестена в arXiv. Новите оптични структури с висока компактност, съчетани с предаването на голям брой дължини на вълните по един оптичен канал, евентуално ще усилят пропускателната дарба сред чиповете до 80 пъти спрямо електрическите връзки.

Експерименталната платформа мина всички нужни стрес проби. Компонентите бяха изложени на висока мокрота и температури от -40 °C до +125 °C, както и на проби за механична здравина, с цел да се удостовери, че оптичните връзки могат да се огъват, без да се счупят или да се изгубят данни. Освен това откривателите демонстрираха технологията PWG при стъпка 18 µm. Комбинирането на четири PWG блока с тази стъпка ще разреши свързването на до 128 канала. В последна сметка това ще обезпечи компактност на предаване до 10 Tbps/mm².