英特爾在用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/硅光集成技術(shù)" target="_blank">硅光集成技術(shù)上取得了突破性進展。在2024年光纖通信大會（OFC）上,，英特爾硅光集成解決方案（IPS）團隊展示了業(yè)界領(lǐng)先的、完全集成的OCI（光學(xué)計算互連）芯粒,，該芯粒與英特爾CPU封裝在一起，可運行真實數(shù)據(jù)，雙向數(shù)據(jù)傳輸速度達4 Tbps。面向數(shù)據(jù)中心和HPC應(yīng)用,，英特爾打造的OCI芯粒在新興AI基礎(chǔ)設(shè)施中實現(xiàn)了光學(xué)I/O（輸入/輸出）共封裝，從而推動了高帶寬互連技術(shù)創(chuàng)新,。

英特爾硅光集成解決方案團隊產(chǎn)品管理與戰(zhàn)略高級總監(jiān)Thomas Liljeberg表示：“服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸正在不斷增加,，當今的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施難堪重負,。目前的解決方案正在迅速接近電氣I/O性能的實際極限,。然而，借助英特爾的這項突破性進展,，客戶能夠?qū)⒐韫夤卜饣ミB方案無縫集成到下一代計算系統(tǒng)中,。英特爾的OCI芯粒大大提高了帶寬、降低了功耗并延長了傳輸距離,，有助于加速機器學(xué)習(xí)工作負載,，進而推動高性能AI基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新?！?/p>

該OCI芯?？稍谠谧铋L可達100米的光纖上，單向支持64個32Gbps 通道,，有望滿足AI基礎(chǔ)設(shè)施日益增長的對更高帶寬,、更低功耗和更長傳輸距離的需求。它將有助于實現(xiàn)可擴展的CPU和GPU集群連接,，和包括一致性內(nèi)存擴展及資源解聚的新型計算架構(gòu),。

AI應(yīng)用正在全球范圍內(nèi)被越來越多地部署，近期大語言模型和生成式AI的發(fā)展正在加速這一趨勢,。對AI負載加速新需求而言,，更大、更高效的機器學(xué)習(xí)模型將發(fā)揮關(guān)鍵作用,。未來的計算平臺需要面向AI實現(xiàn)擴展,，因而需要指數(shù)級提升的I/O帶寬和更長的傳輸距離，以支持更大規(guī)模的處理器（CPU,、GPU和IPU）集群,，和資源利用更高效的架構(gòu),，如xPU解聚和內(nèi)存池化（memory pooling）。

電氣I/O（即銅跡線連接）帶寬密度高且功耗低,，但傳輸距離短至不超一米,。數(shù)據(jù)中心和早期AI集群中使用的可插拔光收發(fā)器模塊可以延長傳輸距離，但就AI工作負載的擴展需求而言,，其成本和功耗不可持續(xù),。xPU光電共封I/O解決方案 可以在提高能效比、降低延遲和延長傳輸距離的同時,，支持更高的帶寬,，從而滿足AI和機器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)設(shè)施的擴展需求。

打個比方,，在CPU和GPU中,，用光學(xué)I/O取代電氣I/O進行數(shù)據(jù)傳輸，就好比從使用馬車（容量和距離有限）到使用小汽車和卡車來配送貨物（數(shù)量更大,、距離更遠）,。英特爾的OCI芯粒等光學(xué) I/O 解決方案，在性能和能耗方面實現(xiàn)了這一水平的提升,，從而有助于AI的擴展,。

△英特爾OCI（光學(xué)計算互連）芯粒

在完全集成的OCI芯粒中，英特爾利用了已實際驗證的硅光子技術(shù),，集成了包含片上激光器的硅光子集成電路（PIC）,、光放大器和電子集成電路。在2024年光纖通信大會上,，英特爾展示了與自家CPU封裝在一起的OCI芯粒,，但它也能與下一代CPU、GPU,、IPU等SOC（系統(tǒng)級芯片）集成,。

這一完全集成的OCI芯粒的雙向數(shù)據(jù)傳輸速度達4 Tbps，并兼容第五代PCIe,。在2024年光纖通信大會現(xiàn)場,，實時光學(xué)鏈路演示展示了通過單模光纖（SMF）跳線（patch cord）在兩個CPU平臺之間實現(xiàn)的發(fā)射器（Tx）和接收器（Rx）互連。CPU生成并測量了比特誤碼率（BER）,。英特爾還展示了發(fā)射器的光譜（optical spectrum）,，包括單一光纖上200GHz間隔的八個波長，以及32Gbps發(fā)射器眼圖（eye diagram）,，表明信號質(zhì)量很強,。

該芯粒目前單向支持64個32Gbps 通道，傳輸距離達100米（由于傳輸延遲,，實際應(yīng)用中距離可能僅限幾十米）,。它采用8對光纖,，每根8波長密集波分復(fù)用（DWDM）。這種共封裝解決方案也非常節(jié)能,，功耗僅為每比特5皮焦耳（pJ）,，而可插拔光收發(fā)器模塊的功耗大約為每比特15皮焦耳。對數(shù)據(jù)中心和HPC環(huán)境而言,，超高的能效十分重要,，有助于解決AI應(yīng)用的高能耗問題，提高可持續(xù)性,。

英特爾研究院在硅光子領(lǐng)域已深耕超過25年,，是硅光集成的開拓者和領(lǐng)導(dǎo)者。英特爾在業(yè)內(nèi)率先開發(fā)并向大型云服務(wù)提供商批量交付硅光子連接器件,，這些產(chǎn)品具有領(lǐng)先的可靠性,。

英特爾的主要差異化優(yōu)勢在于其直接集成技術(shù)，結(jié)合晶圓上激光器混合集成技術(shù),，可提高良率并降低成本,。這一獨特的方法使英特爾能夠在實現(xiàn)卓越性能的同時保持高能效比。依托強大的量產(chǎn)平臺,，英特爾已出貨超過800萬個硅光子集成電路,，包含多達3200萬個片上集成激光器,，時基故障率（FIT）小于0.1,。時基故障率是一種廣泛使用的測量可靠性的方法，體現(xiàn)了故障率和發(fā)生故障的次數(shù),。

這些硅光子集成電路被封裝在可插拔收發(fā)器模塊中,，部署于超大規(guī)模云服務(wù)提供商的大型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，用于傳輸速率需求高達100,、200和400 Gbps的應(yīng)用,。面向傳輸速率需求達800 Gbps和1.6 Tbps的新興應(yīng)用，速度達200G/通道的硅光子集成電路正在開發(fā)中,。

英特爾還正在探索新的硅光子制造工藝節(jié)點,，該節(jié)點具有先進的器件性能、更高的密度,、更好的耦合性,，并能大幅提高經(jīng)濟性。英特爾將繼續(xù)在片上激光器和性能,、成本（芯片面積減少 40% 以上）和功耗（減少 15% 以上）等方面取得進步,。

英特爾研發(fā)的OCI芯粒目前尚處于技術(shù)原型（prototype）階段。英特爾正在與客戶合作,，開發(fā)共封OCI和客戶SoC,，作為光學(xué)I/O的解決方案,。

英特爾的OCI芯粒推動了高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的進步。隨著AI基礎(chǔ)設(shè)施的不斷發(fā)展,，英特爾將繼續(xù)推動前沿技術(shù)創(chuàng)新,，探索面向未來的連接技術(shù)。