В 2024 году нельзя пожаловаться на отсутствие подходящего интерконнекта, если целью является «сшивка» в единую систему сотен, тысяч или даже десятков тысяч ускорителей. Есть NVIDIA NVLink и InfiniBand. Google использует оптические коммутаторы OCS, AMD вскоре выведет Infinity Fabric на межузловой уровень, да и старый добрый Ethernet отнюдь не собирается сдавать позиций и обретает новую жизнь в виде Ultra Ethernet.

Проблема не в наличии и выборе подходящего интерконнекта, а в резкой потере пропускной способности за пределами упаковки чипа (т.н. Memory Wall). Да, память HBM быстра, но намертво привязана к вычислительным ресурсам, а в итоге, как отметил глава Celestial AI в комментарии изданию The Next Platform, индустрия ИИ использует ускорители NVIDIA в качестве самых дорогих в мире контроллеров памяти.

Celestial AI ещё в прошлом году объявила, что ставит своей целью создание универсального «умного» интерконнекта на основе фотоники, который смог бы использоваться во всех нишах, требующих активного обмена большими потоками данных, от межкристалльной (chip-to-chip) до межузловой (node-to-node). Недавно она получила дополнительный пакет инвестиций объёмом $175 млн.

Источник изображений здесь и далее: Celestial AI

Технология, названная Photonic Fabric, если верить заявлениям Celestial AI, способна в 25 раз увеличить пропускную способность и объёмы доступной памяти при на порядок меньшем энергопотреблении в сравнении с существующими системами соединений. Развивается она в трёх направлениях: чиплеты, интерпозеры и оптический аналог технологии Intel EMIB под названием OMIB.

Наиболее простым способом интеграции своей технологии Celestial AI справедливо считает чиплеты. В настоящее время разработанный компанией модуль обеспечивает пропускную способность за пределами чипа на уровне 14,4 Тбит/с (1,8 Тбайт/с), а по размерам он немного уступает стандартной сборке HBM. Но это лишь первое поколение: во втором поколении Photonic Fabric 56-Гбит/с SerDes-блоки SerDes будут заменены на блоки класса 112 Гбит/с (PAM4).

Пресловутая «Стена Памяти»

Поскольку речь идёт о системах с дезагрегацией ресурсов, проблему быстрого доступа к большому объёму памяти Celestial AI предлагает решить следующим образом: новый чиплет, содержащий помимо интерконнекта две сборки HBM общим объёмом 72 Гбайт, получит также поддержку четырёх DDR5 DIMM суммарным объёмом до 2 Тбайт. С использованием 5-нм техпроцесса такой чиплет сможет легко превратить HBM в быстрый сквозной кеш (write through) для DDR5.

Фактически речь идёт об относительно простом и сравнительно доступном способе превратить любой процессор с чиплетной компоновкой в дезагрегированный аналог Intel Xeon Max или NVIDIA Grace Hopper. При этом латентность при удалённом обращении к памяти не превысит 120 нс, а энергозатраты в данном случае составят на порядок меньшую величину, нежели в случае с NVLink — всего 6,2 пДж/бит против 62,5 пДж/бит у NVIDIA.

Новый чиплет Celestial породнит HBM с DDR5 теснее, нежели это сделала NVIDIA

Таким образом, с использованием новых чиплетных контроллеров памяти становятся реальными системы, где все чипы, от CPU до сетевых процессоров и ускорителей, будут объединены единым фотонным интерконнектом и при этом будут иметь общий пул памяти DDR5 большого объёма с эффективным HBM-кешированием. По словам Celestial AI, она уже сотрудничает с некоторыми гиперскейлерами и с одним «крупным производителем процессоров».

По словам руководителя Celestial AI, образцы чиплетов с поддержкой Photonic Fabric появятся во II половине 2025 года, а массовое внедрение начнется уже в 2027 году. Однако это может оказаться гонкой на выживание: Ayar Labs, другой разработчик фотоники, получившая поддержку со стороны Intel, уже показала прототип процессора с интегрированным фотонным интерконнектом.

А Lightmatter ещё в декабре получила финансирование в объёме $155 млн на разработку фотонного интерпозера Passage и якобы уже сотрудничает с клиентами, заинтересованными в создании суперкомпьютера с 300 тыс. узлов. Нельзя сбрасывать со счетов и Eliyan, предлагающую вообще отказаться от технологии интерпозеров и заменить её на контроллеры физического уровня NuLink.

Компания Celestial AI, занимающаяся созданием технологий оптического интерконнекта, сообщила о проведении раунда финансирования Series C, в ходе которого привлечено $175 млн. Деньги будут использованы для ускорения разработки и вывода передовых продуктов на коммерческий рынок.

Летом прошлого года Celestial AI объявила о разработке технологии Photonic Fabric. Она ориентирована на ИИ-платформы и системы НРС. Благодаря оптическому интерконнекту нового типа ИИ-чипы могут быть соединены с большим пулом высокопроизводительной памяти HBM3, а в перспективе — и HBM4. Таким образом, решается проблема ограниченного объёма памяти HBM в составе ИИ-ускорителей.

По заявлениям Celestial AI, технология Photonic Fabric обеспечивает повышение пропускной способности и объёма доступной памяти более чем в 25 раз при одновременном снижении задержек и энергопотребления примерно в 10 раз по сравнению с существующими оптическими альтернативами и традиционными медными соединениями. Таким образом, можно масштабировать нагрузки ИИ.

Источник изображения: Celestial AI

В июне 2023 года Celestial AI провела раунд финансирования Series B на сумму в $100 млн. Тогда средства предоставили IAG Capital Partners, Koch Disruptive Technologies (KDT), Temasek Xora Innovation, Samsung Catalyst, Smart Global Holdings (SGH), Porsche Automobil Holding SE, The Engine Fund, imec.xpand, M Ventures и Tyche Partners.

Инвестиционная программа Series C проведена под предводительством Фонда инновационных технологий США (USIT) миллиардера Томаса Талла (Thomas Tull), основателя Legendary Entertainment. В программе также приняли участие AMD Ventures, KDT, Temasek, Xora Innovation, IAG Capital Partners, Samsung Catalyst, SGH, Porsche Automobil Holding SE, Engine Ventures, M-Ventures и Tyche Partners.

Celestial AI, получившая $100 млн инвестиций, объявила о разработке интерконнекта Photonic Fabric, покрывающего все ниши: межкристалльного (chip-to-chip), межчипового (package-to-package) и межузлового (node-to-node) обмена данными.

На рынке уже есть решения вроде Lightmatter Passage или Ayar Labs TeraPhy I/O. Тем не менее, Celestial AI привлекла внимание множества инвесторов, в том числе Broadcom. Последняя поможет в разработке прототипов, которые должны увидеть свет в течение 18 месяцев. В основе технологий Celestial AI лежит сочетание кремниевой фотоники и техпроцесса CMOS (TSMC, 4 или 5 нм), разработанных совместно с Broadcom.

При этом речь идёт не об обычном «глупом» интерконнекте — разработчики говорят о блоках маршрутизации и коммутации на любом «конце» волокна. Разработка позволит объединить в одной упаковке несколько ASIC или даже SoC посредством оптического интерпозера или моста OMIB (multi-chip interconnect bridge). Celestial AI утверждает, что её технологии эффективнее, чем у конкурентов, и позволяет объединить несколько чипов с теплопакетами в районе сотен ватт.

Источник здесь и далее: Celestial AI

Пока что технология опирается на 56-Гбит/с трансиверы SerDes. С четырьмя портами на узел и четырьмя линиями на порт речь идёт о пропускной способности до 1,8 Тбит/с на 1 мм² чипа, что позволяет «прокормить» полноценную сборку из четырёх кристаллов HBM3. Второе поколение Photonic Fabric будет использовать уже 112-Гбит/с SerDes-блоки, что поднимет пропускную способность вчетверо, до 7,2 Тбит/с на мм².

Интерконнект Celestial AI не зависит от проприетарных протоколов, в его основе лежат стандарты Compute Express Link (CXL) и Universal Chiplet Interconnect (UCIe), а также JEDEC HBM. В настоящее время сдерживающим фактором разработчики называют сами шины PCIe и UCIe. Их интерконнект, считают они, способен на большее.

Стартап Celestial AI, специализирующийся на разработке технологий оптической передачи данных, объявил о проведении раунда финансирования Series B, в ходе которого привлечено $100 млн. Деньги будут направлены на дальнейшее развитие экосистемы оптического интерконнекта.

Celestial AI отмечает, что в эпоху ИИ и больших языковых моделей, таких как GPT-4 (лежит в основе ChatGPT), традиционные электрические соединения становятся узким местом. Сравнительно низкая пропускная способность и высокие задержки препятствуют росту прибыльных бизнес-моделей ИИ.

Источник изображения: pixabay.com

Компания Celestial AI в тесном сотрудничестве с гиперскейлерами и другими участниками рынка создала платформу оптических соединений Photonic Fabric. Утверждается, что данное решение обеспечивает в 25 раз более высокую пропускную способность при в 10 раз меньших задержках и энергопотреблении, нежели любая другая оптическая альтернатива, такая как, например, Co-Packaged Optics (CPO). При помощи Photonic Fabric данные могут доставляться непосредственно в точку потребления.

Предложенная технология совместима с существующими отраслевыми стандартами, включая CXL, PCIe, UCIe, JEDEC HBM, а также с проприетарными электрическими коммуникационными системами. Доступ к Photonic Fabric предоставляется по программе лицензирования.

Раунд финансирования Series B проведён под предводительством IAG Capital Partners, Koch Disruptive Technologies (KDT) и Temasek Xora Innovation. В нём также приняли участие Samsung Catalyst, Smart Global Holdings (SGH), Porsche Automobil Holding SE, The Engine Fund, imec.xpand, M Ventures и Tyche Partners.