光中介層可能在 2025 年開始為 AI提速

光纖電纜正在逐漸靠近高性能計算機中的處理器，用玻璃取代銅連接?？萍脊鞠Ｍㄟ^將光學連接從服務器外部移動到主板上，然后讓它們與處理器并排放置，從而加速 AI 并降低其能源成本?，F(xiàn)在，科技公司準備在尋求成倍增加處理器潛力的道路上走得更遠——通過滑入處理器下面的連接。

這就是 Lightmatter 采用的方法，它聲稱通過配置插入器進行光速連接而處于領先地位，不僅在處理器之間，而且在處理器的各個部分之間。該技術的支持者聲稱，它有可能顯著降低復雜計算中的功耗，這是當今 AI 技術進步的基本要求。

Lightmatter 的創(chuàng)新吸引了投資者的注意，他們看到了該技術的足夠潛力，為該公司籌集了 8.5 億美元，使其遠遠領先于競爭對手，估值達到 44 億美元?，F(xiàn)在，Lightmatter 已準備好運行其名為 Passage 的技術。該公司計劃到 2025 年底在主要客戶系統(tǒng)中安裝并運行該技術的生產(chǎn)版本。

Passage 是一種光學互連系統(tǒng)，可能是提高高性能處理器的計算速度超越摩爾定律限制的關鍵一步。首席執(zhí)行官 Nick Harris 表示，這項技術預示著一個未來，不同的處理器可以匯集他們的資源并同步處理人工智能所需的大量計算。

“從現(xiàn)在開始，計算的進步將來自將多個芯片連接在一起，”他說。

光中介層

從根本上說，Passage 是一種中介層，是一塊玻璃或硅片，較小的硅芯片（通常稱為小芯片）在同一封裝內(nèi)連接和互連。如今，許多頂級服務器 CPU 和 GPU 都由中介層上的多個硅晶片組成。該方案允許設計人員連接采用不同制造技術制造的芯片，并增加處理量和內(nèi)存量，超出單個芯片所能達到的水平。

今天，連接中介層上小芯片的互連是嚴格的電氣互連。與主板上的鏈路相比，它們是高速和低能耗的鏈路。但它們無法與光子通過玻璃纖維的無阻抗流動相提并論。

通道是從 300 毫米的硅晶片上切割的，該晶片在表面下方含有一層薄薄的二氧化硅。多波段外部激光芯片提供 Passage 使用的光。中介層包含可以從芯片的標準 I/O 系統(tǒng)接收電信號的技術，稱為串行器/解串器或 SerDes。因此，Passage 與開箱即用的硅處理器芯片兼容，不需要對芯片進行根本的設計更改。

計算小芯片堆疊在光中介層的頂部。 光物質

信號從 SerDes 傳輸?shù)揭唤M稱為微環(huán)諧振器的收發(fā)器，這些收發(fā)器將不同波長的位編碼到激光上。接下來，多路復用器將光波長組合到光電路上，在那里數(shù)據(jù)由干涉儀和更多的環(huán)形諧振器路由。

數(shù)據(jù)可以從光電路通過排列在芯片封裝相對兩側的八個光纖陣列之一從處理器發(fā)送出去。或者數(shù)據(jù)可以路由回同一處理器中的另一個芯片。在任一目的地，該過程都是反向運行的，其中光被解復用并轉換回電能，使用光電探測器和跨阻放大器。

Harris 聲稱，Passage 可以使數(shù)據(jù)中心使用六分之一到二十分之一的能源。

與典型的電氣布置相比，處理器中任何小芯片之間的直接連接消除了延遲并節(jié)省了能源，典型的電氣布置通常僅限于芯片周邊。

這就是 Passage 在將處理器與光連接起來的競賽中與其他參賽者的不同之處。Lightmatter 的競爭對手，如 Ayar Labs 和 Avicena，生產(chǎn)光學 I/O 小芯片，旨在位于處理器主芯片旁邊的有限空間內(nèi)。Harris 將這種方法稱為“第 2.5 代”光互連，比位于主板上處理器封裝外部的互連高出一步。

光學元件的優(yōu)勢

光子互連的優(yōu)勢在于消除了電力固有的限制，電力必須將數(shù)據(jù)移動得越遠，電力消耗的能量就越多。

光子互連初創(chuàng)公司建立在這樣一個前提之上，即必須消除這些限制，才能使未來的系統(tǒng)滿足即將到來的人工智能計算需求。Harris 說，數(shù)據(jù)中心中的許多處理商需要同時處理一項任務。但是，他補充說，用電在它們之間移動數(shù)米的數(shù)據(jù)“在物理上是不可能的”，而且成本高得令人難以置信。

“對于數(shù)據(jù)中心的用途來說，電力要求越來越高，”Harris 繼續(xù)說道。他聲稱，通道可以使數(shù)據(jù)中心使用六分之一到二十分之一的能源，并且隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的增長，效率會提高。然而，他說，光子互連帶來的節(jié)能并不會導致數(shù)據(jù)中心總體功耗降低。它們沒有減少能源使用，而是更有可能消耗相同數(shù)量的電力，只是在要求更高的任務上。

AI 推動光互連

Lightmatter 的金庫在 10 月通過一輪 4 億美元的 D 輪融資而增長。TechInsights 的分析師 James Sanders 說，對優(yōu)化處理器網(wǎng)絡的投資是“不可避免”趨勢的一部分。

2023 年，10% 的服務器出貨量實現(xiàn)了加速，這意味著它們包含與 GPU 或其他 AI 加速 IC 配對的 CPU。這些加速器與 Passage 旨在配對的加速器相同。TechInsights 預測，到 2029 年，三分之一的服務器出貨量將加速。投入光子互連的資金押注它們是從 AI 中獲利所需的加速器。