Компания Lightelligence, специализирующаяся в области фотоники и оптических вычислений, анонсировала любопытную новинку — систему оптического интерконнекта для ЦОД нового поколения. Решение под названием Photowave реализовано на базе стандарта CXL и призвано упростить и сделать более надёжными системы с композитной инфраструктурой, заменив традиционные медные кабели оптоволокном.

Решение Photowave — дальнейшее развитие парадигмы Lightelligence, уже представившей ранее первый оптический ускоритель Hummingbird для ИИ-систем. Сердцем Photowave является оптический трансивер oNET на базе фирменных технологий компании. Согласно заявлениям Lightelligence, уровень задержки составляет менее 20 нс на уровне адаптера, кабель добавляет к этой цифре менее 1 нс.

Источник изображений здесь и далее: Lightelligence

Серия Photowave включает в себя трансиверы в разных форм-факторах — как в виде традиционной платы расширения PCI Express, так и в виде карты OCP 3.0 SFF. Платы трансиверов поддерживают CXL 2.0/PCIe 5.0 с числом линий от 2 до 16. Пропускная способность каждой линии составляет 32 Гбит/с.

Как уже упоминалось, главная задача Photowave — создание эффективных и надёжных композитных инфраструктур в ЦОД нового поколения, где благодаря всесторонней поддержки CXL будет достигнута высокая степень дезагрегации вычислительных ресурсов, а также памяти и хранилищ.

Компания Micron Technology анонсировала доступность первых партий CXL-модулей расширения памяти CZ120 для своих партнёров. Новые модули соответствуют стандарту CXL 2.0 Type 3 и имеют двухканальную архитектуру. Они выполнены в форм-факторе E3.S 2T (PCI Express 5.0 x8) и представлены в вариантах ёмкостью 128 и 256 Гбайт.

Заявленная пропускная способность новых модулей благодаря фирменной двухканальной архитектуре составляет 36 Гбайт/с (впрочем, это может быть опечатка). В качестве сценариев применения своих новинок Micron называет ситуации, где из-за возросших нагрузок требуется всё больший объём памяти, например, для работы с ИИ или in-memory задачами — с восемью модулями CZ120 можно дополнительно получить до 2 Тбайт RAM. Также новинки должны заинтересовать гиперскейлеров.

Источник изображений здеь и далее: Micron Technology

Но дело не только в объёмах — CZ120 выручит и там, где требуется дополнительная пропускная способность. В варианте с восемью модулями это означает дополнительные 256 Гбайт/с. CXL-модули несколько проигрывают в латентности традиционным DIMM, но «штраф» в этом случае не больше, нежели один переход в NUMA-системе.

В настоящее время компания тесно сотрудничает с Intel в деле валидации модулей CZ120 на платформе Xeon Sapphire Rapids, которая в полном объёме поддерживает лишь CXL 1.1, но не 2.0. Также новинки показали отличный результат на платформе AMD EPYC 9754 (Bergamo) в тестах TPC-H, сообщил представитель AMD.

Стоит отметить, что Micron не первой освоила DRAM-модули CXL 2.0 — ещё в мае Samsung представила свои модули объёмом 128 Гбайт в форм-факторе E3.S, всего год спустя после анонса первых в мире CXL-модулей DDR5. Свои E3.S-решения также представили SK hynix и ADATA, а Astera Labs и Montage Technology предложили экспандеры в форм-факторе плат расширения.

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.

Корпорация Intel, по сообщению ресурса Businesskorea, планирует открыть в Сеуле (Южная Корея) специализированную лабораторию для тестирования компонентов для дата-центров. Ожидается, что новая исследовательская площадка начнёт функционировать до конца текущего года.

Информации о размере лаборатории и планируемой численности персонала пока нет. Но известно, что Intel в рамках данной инициативы намерена взаимодействовать с южнокорейскими поставщиками серверных компонентов — прежде всего с Samsung и SK hynix. Речь идёт о тестировании передовых типов памяти, в том числе DRAM с поддержкой стандарта Compute Express Link (CXL) и DDR5.

«ЦОД-лаборатория в Сеуле будет играть важную роль в проверке и сертификации памяти DRAM для использования в оборудовании с процессорами Intel. Ожидается, что Intel в рамках новой исследовательской площадки начнёт более тесно сотрудничать с Samsung Electronics и SK hynix», — заявили осведомлённые лица.

Источник изображения: Intel

Отмечается также, что Intel намерена открыть в общей сложности шесть новых лабораторий. Помимо Южной Кореи, такие структуры появятся в США, Мексике, Китае, Тайване и Индии. Все они сосредоточатся на работах, связанных с полупроводниковыми и другими компонентами для серверов. Вместе с тем компания отказалась от проекта огромной лаборатории по разработке систем охлаждения для ЦОД будущего, который оценивался в $700 млн.

Для Intel важно укрепление позиций на рынке ЦОД. Дело в том, что выручка корпорации в соответствующем сегменте сокращается. По итогам I четверти 2023 финансового года группа Datacenter and AI Group (DCAI) показала снижение продаж в годовом исчислении на 39 % — с $6,1 млрд до $3,7 млрд. Операционные убытки составили $518 млн против $1,4 млрд прибыли годом ранее.

На ежегодной выставке Computex 2023 компания ADATA продемонстрировала свои первые модули памяти нового поколения, которые будут использоваться в современных вычислительных системах: CAMM, CXL и MR-DIMM.

Для серверных систем компания продемонстрировала решение на базе стандарта CXL 1.1 с интерфейсом PCI Express 5.0 x4, выполненное в форм-факторе E3.S. Модуль несёт на борту контроллер Montage Technology и предназначен для расширения основного объёма оперативной памяти, подобно решениям DCPMM. При этом у Samsung, например, уже есть DRAM с поддержкой CXL 2.0.

Интересно выглядит также другое серверное решение — MR-DIMM (multi-ranked buffered DIMM). Это новое поколение буферизированной памяти, поддержка которой появится в следующих поколениях процессоров AMD и Intel. По сути, такой модуль объединяет два RDIMM в одном, что позволяет поднять ёмкость и производительность «малой кровью».

Скорость этих последних новинок стартует с отметки 8400 Мт/с, максимальное значение пока составляет 17600 Мт/с. Модули MR-DIMM Adata будут поставляться в объёмах 16, 32, 64, 128 и 192 Гбайт. Одним из инициаторов создания стандарта MR-DIMM (или MRDIMM) стала AMD. Intel, Renesas и SK hynix работают над похожим решением — MCR DIMM.

Наконец, у компании уже есть готовый дизайн модуля CAMM в форм-факторе, который призван заменить SO-DIMM в компактных, сверхкомпактных и переносных системах. Интересно, что каждый модуль CAMM на базе LPDDR5 изначально будет поддерживать работу в двухканальном режиме. Правда, спецификации CAMM будут завершены только во второй половине этого года, так что некоторые характеристики могут измениться.

Компания MemVerge на суперкомпьютерной конференции ISC 2023 представила, как утверждается, первую в отрасли технологию общей мультисерверной памяти на основе стандарта Compute Express Link (CXL). Проект, получивший название Gismo (Global IO-Free Shared Memory Objects), призван повысить производительность серверных платформ.

Отмечается, что сетевые операции ввода-вывода и системы хранения являются узкими местами платформ распределённых приложений, интенсивно использующих данные. Решение Gismo как раз и призвано устранить данные проблемы. Речь идёт о концепции «бесконечной памяти».

Применены технология CXL 2.0 (PCIe 5.0), программные компоненты службы MemVerge Elastic Memory и аппаратные решения SK hynix (Niagara Pooled Memory System). Платформа позволяет хост-серверам динамически перераспределять память по мере необходимости, чтобы избежать дефицита DRAM. Иными словами, если приложению требуется больше памяти, нежели доступно физически, сервер может использовать ПО MemVerge для получения доступа к дополнительным объёмам DRAM на других серверах посредством CXL.

Источник: SK hynix

Утверждается, что революционная технология MemVerge призвана изменить ландшафт распределённых вычислений, давая компаниям возможность масштабировать свои операции и максимизировать производительность. Одним из первых участников проекта Gismo стала компания Timeplus — разработчик потоковой базы данных следующего поколения. Применение технологии позволило Timeplus значительно улучшить отказоустойчивость своей системы и повысить скорость обработки запросов.

Корпорация Intel в ходе суперкомпьютерной конференции ISC 2023 сообщила о начале производства программируемых вентильных матрицах (FPGA) семейства Agilex 7, предназначенных для ускорения выполнения различных задач, связанных с обработкой данных.

Часть семейства Agilex 7 были анонсирована в марте нынешнего года. Решения имеют гетерогенную многокристальную архитектуру, в центре которой находится микросхема FPGA, соединённая с трансиверами посредством моста Intel Multi-Die Interconnect Bridge (EMIB). Каждый чиплет (в Intel их называют «плитками») отвечает за выполнение определённых функций.

Intel приступила к выпуску версий Agilex 7, в состав которых входит «плитка» R-Tile. Она включает блоки PCIe 5.0 x16 и CXL 1.1/2.0, обеспечивая высокую гибкость при использовании в сетях передачи данных, в составе облачных платформ, ЦОД, систем НРС и пр. Достигается быстродействие до 32 GT/s в расчёте на одну линию. При производстве применятся 10-нм технология.

Источник изображений: Intel

Отмечается, что настраиваемая и масштабируемая архитектура Agilex 7 позволяет заказчикам быстро разворачивать платформы в соответствии со своими специфичными потребностями. Это обеспечивает оптимальную производительность дата-центров и позволяет сократить затраты. Изделия Agilex 7 могут применяться в серверах на основе процессоров Intel Xeon Sapphire Rapids.

Компания Samsung Electronics объявила о создании первой в отрасли памяти DRAM ёмкостью 128 Гбайт с поддержкой стандарта Compute Express Link (CXL) 2.0. Массовое производство изделий планируется организовать до конца текущего года. Напомним, CXL — это высокоскоростной интерконнект, обеспечивающий взаимодействие хост-процессора с акселераторами, буферами памяти, устройствами ввода/вывода и пр. Финальные спецификации CXL 2.0 были обнародованы в конце 2020 года.

Память Samsung DRAM на базе CXL 2.0 использует PCle 5.0 x8 и обеспечивает пропускную способность до 35 Гбайт/с. В разработке изделия принимали участие специалисты Intel. Отмечается, что с целью создания технологий интерфейсов следующего поколения Samsung сотрудничает с рядом ЦОД, а также с производителями серверов и чипов с момента создания консорциума CXL в 2019 году.

Источник изображения: Samsung

Одним из партнёров является Montage Technology: эта компания планирует организовать массовое производство контроллеров с поддержкой CXL 2.0. Стандарт CXL 2.0 позволяет формировать пулы памяти и хостам динамически выделять память по мере необходимости. Новая технология позволит клиентам повысить эффективность использования ресурсов при одновременном снижении эксплуатационных расходов.

Мало-помалу стандарт Compute Express Link пробивает себе путь на рынок: хотя процессоров с поддержкой ещё нет, многие из элементов инфраструктуры для нового интерконнекта и базирующихся на нём концепций уже готово — в частности, регулярно демонстрируются новые контроллеры и модули памяти. Но развивается и сам стандарт. В версии 1.1, спецификации на которую были опубликованы ещё в 2019 году, были только заложены основы.

Но уже в версии 2.0 CXL получил массу нововведений, позволяющих говорить не просто о новой шине, но о целой концепции и смене подхода к архитектуре серверов. А сейчас консорциум, ответственный за разработку стандарта, опубликовал свежие спецификации версии 3.0, ещё более расширяющие возможности CXL.

Источник: CXL Consortium

И не только расширяющие: в версии 3.0 новый стандарт получил поддержку скорости 64 ГТ/с, при этом без повышения задержки. Что неудивительно, поскольку в основе лежит стандарт PCIe 6.0. Но основные усилия разработчиков были сконцентрированы на дальнейшем развитии идей дезагрегации ресурсов и создания компонуемой инфраструктуры.

Сама фабрика CXL 3.0 теперь допускает создание и подключение «многоголовых» (multi-headed) устройств, расширены возможности по управлению фабрикой, улучшена поддержка пулов памяти, введены продвинутые режимы когерентности, а также появилась поддержка многоуровневой коммутации. При этом CXL 3.0 сохранил обратную совместимость со всеми предыдущими версиями — 2.0, 1.1 и даже 1.0. В этом случае часть имеющихся функций попросту не будет активирована.

Одно из ключевых новшеств — многоуровневая коммутация. Теперь топология фабрики CXL 3.0 может быть практически любой, от линейной до каскадной с группами коммутаторов, подключенных к коммутаторам более высокого уровня. При этом каждый корневой порт процессора поддерживает одновременное подключение через коммутатор устройств различных типов в любой комбинации.

Ещё одним интересным нововведением стала поддержка прямого доступа к памяти типа peer-to-peer (P2P). Проще говоря, несколько ускорителей, расположенных, к примеру, в соседних стойках, смогут напрямую общаться друг с другом, не затрагивая хост-процессоры. Во всех случаях обеспечивается защита доступа и безопасность коммуникаций. Кроме того, есть возможность разделить память каждого устройства на 16 независимых сегментов.

При этом поддерживается иерархическая организация групп, внутри которых обеспечивается когерентность содержимого памяти и кешей (предусмотрена инвалидация). Теперь помимо эксклюзивного доступа к памяти из пула доступен и общий доступ сразу нескольких хостов к одному блоку памяти, причём с аппаратной поддержкой когерентности. Организация пулов теперь не отдаётся на откуп стороннему ПО, а осуществляется посредством стандартизированного менеджера фабрики.

Сочетание новых возможностей выводит идею разделения памяти и вычислительных ресурсов на новый уровень: теперь возможно построение систем, где единый пул подключенной к фабрике CXL 3.0 памяти (Global Fabric Attached Memory, GFAM) действительно существует отдельно от вычислительных модулей. При этом возможность адресовать до 4096 точек подключения скорее упрётся в физические лимиты фабрики.

Пул может содержать разные типы памяти — DRAM, NAND, SCM — и подключаться к вычислительным мощностями как напрямую, так и через коммутаторы CXL. Предусмотрен механизм сообщения самими устройствами об их типе, возможностях и прочих характеристиках. Подобная архитектура обещает стать востребованной в мире машинного обучения, в котором наборы данных для нейросетей нового поколения достигают уже поистине гигантских размеров.

В настоящее время группа CXL уже включает 206 участников, в число которых входят компании Intel, Arm, AMD, IBM, NVIDIA, Huawei, крупные облачные провайдеры, включая Microsoft, Alibaba Group, Google и Meta✴, а также ряд крупных производителей серверного оборудования, в том числе, HPE и Dell EMC.

Консорциумы OpenCAPI Consortium (OCC) и Compute Express Link (CXL) подписали соглашение, которое подразумевает передачу в пользу CXL всех наработок и спецификаций OpenCAPI и OMI. Если будет получено одобрения всех участвующих сторон, то это будет ещё один шаг в сторону унификации ключевых системных интерфейсов и возможности реализации новых архитектурных решений. Во всяком случае, на бумаге.

Консорциумы OpenCAPI (Open Coherent Accelerator Processor Interface) был сформирован в 2016 году с целью создание единого, универсального, скоростного и согласованного интерфейса для связи CPU с ускорителями, сетевыми адаптерами, памятью, контроллерами и устройствами хранения и т.д. Причём в независимости от типа и архитектуры самого CPU. На тот момент новый интерфейс был определённо лучше распространённого тогда PCIe 3.0. С течением времени дела у OpenCAPI шли ни шатко ни валко, однако фактически его использование было ограничено только POWER-платформами от IBM.

Источник: OpenCAPI

Тем не менее, в недрах OpenCAPI родился ещё один очень интересный стандарт — Open Memory Interface (OMI). OMI, если коротко, предлагает некоторую дезагрегацию путём добавления буферной прослойки между CPU и RAM. С одной стороны у OMI есть унифицированный последовательный интерфейс для подключения к CPU, с другой — интерфейсы для подключения какой угодно памяти, на выбор конкретного производителя.

Источник: Open Memory Interface (OMI)

OMI позволяет поднять пропускную способность памяти, не раздувая число контактов и физические размеры и самого CPU, и модулей. Однако и в данном случае массовая поддержка OMI по факту есть только в процессорах IBM POWER10. Концептуально CXL в части работы с памятью повторяет идею OMI, только в данном случае в качестве физического интерфейса используется распространённый PCIe.

Изображение: SK Hynix

Существенная разница c OMI в том, что начальная поддержка CXL будет в грядущих процессорах AMD и Intel. А Samsung и SK Hynix уже готовят соответствующие DDR5-модули. Да и в целом поддержка CXL в индустрии намного шире. Так что консорциуму CXL, по-видимому, осталось поглотить только ещё один конкурирующий стандарт в лице CCIX, как это уже произошло с Gen-Z.

Комментируя соглашение, президент консорциума CXL отметил, что сейчас наиболее удачное время для объединения усилий, которое принесёт пользу всей IT-индустрии. Участники OpenCAPI имеют богатый опыт, который поможет улучшить грядущие спецификации CXL и избежать ошибок.