Point2 Technology и AttoTude работают над ARC-кабелями, способными стать альтернативой оптоволоконным и электрическим интерконнектам. Это позволит увеличить пропускную способность, повысить плотность размещения ускорителей и удешевить строительство ИИ ЦОД, сообщает IEEE Spectrum.

Внутри ИИ-стоек для объединения узлов обычно используются относительно короткие медные кабели, а сеть внутри и между ЦОД традиционно использует оптоволокно. Необходимость увеличить скорость передачи данных от ускорителя к ускорителю нередко ограничивается физическими свойствами меди. Для обеспечения терабитных скоростей медные интерконнекты должны становиться всё толще и короче. В условиях, когда NVIDIA рассчитывает в восемь раз увеличить максимальное число чипов в вычислительной системе с 72 до 576 к 2027 году, использование меди станет большой проблемой.

Медь весьма эффективна, в первую очередь экономически, при использовании на небольших дистанциях. На очень высоких частотах, характерных для современных чипов, сигнал в проводнике из-за скин-эффекта передаётся преимущественно в поверхностном слое. Для борьбы с этим явлением либо увеличивают количество проводников, либо покрывают их, например, серебром, либо попросту увеличивают размеры. Всё это не позволяет в конечном итоге создать компактные и недорогие системы. Сейчас всю большую популярность набирают активные электрические кабели (AEC), включающие ретаймеры, которые усиливают и «очищают» сигнал. Например, 800G-кабели Credo, которые полюбились гиперскейлерам (и не только) имеют длину до 7 м и весят порядка 800 г.

Тем не менее в будущем даже AEC «упрутся в потолок» из-за законов физики. Тем временем Point2 Technology и AttoTude предлагают промежуточное решение — недорогое и надёжное как медь, с возможностью использования узких и длинных кабелей, соответствующих потребностям ИИ-систем будущего. В 2025 году Point2 намеревалась начать производство чипов для кабелей с пропускной способностью 1,6 Тбит/с, состоящих из восьми тонких полимерных волноводов, каждый из них может передавать данные со скоростью 448 Гбит/с с использованием частот 90 и 225 ГГц. Решение AttoTude практически такое же, только использует частоты терагерцового диапазона.

Обе компании утверждают, что их технологии превосходят медь по «дальнобойности» — сигнал легко передаётся на расстояние 10–20 м без значимых потерь, чего будет вполне достаточно для объединения будущих стоек. Point2 утверждает, что её решение в сравнение с оптическими интерконнектами потребляет втрое меньше электроэнергии, втрое дешевле и обеспечивает на три порядка меньшие задержки при передаче. По словам сторонников технологии, надёжность и лёгкость производства волноводов, сравнимая с лёгкостью выпуска оптоволокна, означает, что она способна не только заменить оптические интерконнекты между ускорителями, но и частично вытеснить медь с печатных плат.

Основатель AttoTude Дэйв Уэлч (Dave Welch), участвовавший в создании Infinera, десятилетиями занимался фотонными системами и хорошо знает их слабые и сильные места. В частности, по данным NVIDIA, на «оптику» уже уходит около 10 % энергопотребления ИИ ЦОД. Системы на базе фотоники в принципе очень чувствительны к температурам, требуют высокой точности производства (на уровне микрометров) и в целом не особенно надёжны. В результате Уэлч заинтересовался не оптическим, а радиодиапазоном от 300 ГГц до 3 ТГц. Решение AttoTude используют волноводы толщиной около 200 мкм с диэлектрическим сердечником, которые уже показывают затухание на уровне 0,3 дБ/м, что в разы меньше, чем у медного 224G-кабеля.

У AttoTude уже есть все основные компоненты, включая интерфейс для подключения к ускорителям, терагерцовый генератор, мультиплексор, антенны и собственно волноводы. Главная задача сейчас — объединить всё в компактный модуль, который можно будет легко подключать к ускорителям, как уже действующие решения. Компания уже продемонстрировала передачу данных на скорости 224 Гбит/с на частоте 970 ГГц на расстояние 4 м.

Point2, созданная девять лет назад ветеранами Marvell, NVIDIA и Samsung, привлекла $55 млн инвестиций, в основном от Molex, занимающейся кабелями и коннекторами. Последняя уже продемонстрировала, что можно выпускать кабели Point2 без изменения своих производственных линий, а теперь партнёром стартапа стала и Foxconn Interconnect Technology. Такая поддержка может оказаться решающей при попытке привлечь гиперскейлеров в качестве клиентов.

На каждом конце кабеля Point2 e-Tube, точно так же имеются генератор, антенны и чип для преобразования цифровых сигналов в радиоволны. Волновод состоит из диэлектрического ядра с металлическим покрытием. Для достижения скорости 1,6 Тбит/с требуется восемь волноводов, каждый из которых работает на собственной частоте и с собственными параметрами. Такой кабель значительно тоньше и легче AEC. По словам вице-президента компании Дэвида Куо (David Kuo), одним из ключевых преимуществ технологии Point2 является возможность выпуска чипов по дешёвому и доступному техпроцессу 28 нм.

Оба стартапа параллельно занимаются вопросами интеграции своих решений непосредственно в вычислительные чипы. Интегрированная фотоника (CPO) уже появилась в коммутаторах Broadcom и NVIDIA, но до прямой интеграции аналогичных интерфейсов в ускорители и другие чипы дело всё никак не дойдёт. NVIDIA и Broadcom, работающие по отдельности, вынуждены проделывать массу работы для того, чтобы наладить выпуск надёжных систем, работающих в одном корпусе с дорогими ускорителями.

Одна из проблем — подключение оптоволокна к волноводу на фотонном чипе с точностью на уровне микрометров. В частности, инфракрасный лазер необходимо разместить точно напротив ядра оптоволокна, толщина которого составляет всего 10 мкм. Для сравнения, миллиметровые и терагерцовые сигналы имеют значительно большие длины волн, поэтому подобной точности при подключении радиоволновода не требуется.

Источник:

• spectrum.ieee.org