Công nghệ CPO (quang điện tử đồng gói) đã xuất hiện được một thời gian nhưng vẫn đang trong giai đoạn phát triển. Andreas Matiss, quản lý cấp cao về linh kiện quang học và tích hợp tại Corning Optical Communications, giải thích vai trò then chốt của kính trong việc đặt các bộ chuyển đổi quang điện dựa trên silicon gần bộ xử lý silicon nhất có thể.
Mạng lưới trung tâm dữ liệu đang phát triển nhanh chóng, và đà này đã tăng tốc với sự trỗi dậy của AI và việc triển khai AI quy mô lớn. Những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực này rất đáng kể, đặc biệt là với việc triển khai kiến trúc DGX SuperPOD của NVIDIA và các cụm TPU của Google. Sự thay đổi này được thúc đẩy bởi nhu cầu về điện toán hiệu năng cao để hỗ trợ các tác vụ huấn luyện và suy luận AI. Riêng NVIDIA dự kiến sẽ xuất xưởng hàng triệu đơn vị GPU được tối ưu hóa cho AI hàng năm trong vòng 5 năm tới, đạt quy mô đáng kể vào năm 2028.
Số lượng thiết bị thu phát cần thiết để xây dựng các mạng này sẽ đạt hàng chục triệu chiếc mỗi năm, và các thiết bị này sẽ cần hoạt động ở tốc độ tối đa 1,6Tbps và 3,2Tbps. Các nhà phân tích trong ngành dự đoán rằng mỗi bộ tăng tốc (GPU) sẽ được trang bị hơn 10 thiết bị thu phát trong tương lai, điều đó có nghĩa là nhu cầu về kết nối cáp quang sẽ tăng khoảng 10 lần so với mức triển khai hiện tại.
Trong một trung tâm dữ liệu điển hình, một thiết bị thu phát Ethernet cắm được tiêu thụ khoảng 20 watt điện. Các thiết bị thu phát thế hệ tiếp theo dự kiến sẽ tiêu thụ gần gấp đôi công suất đó. Dựa trên các lô hàng hiện tại, ước tính rằng khoảng 200 megawatt (MW) điện sẽ được triển khai để cung cấp năng lượng cho các thiết bị thu phát vào năm 2024. Dựa trên quỹ đạo phát triển của thiết bị thu phát và mức tăng gấp mười lần dự kiến về nhu cầu kết nối quang học, việc triển khai năng lượng cho thiết bị thu phát dự kiến sẽ tăng lên 2 gigawatt (GW) mỗi năm, tương đương với công suất do một nhà máy điện hạt nhân lớn tạo ra. Điều này không bao gồm năng lượng cần thiết để cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử phía máy chủ và bộ định thời lại điện được sử dụng để truyền dữ liệu từ mạch tích hợp đến các thiết bị thu phát ở mặt trước của thiết bị.
Ví dụ, đối với một trung tâm dữ liệu AI được trang bị một triệu GPU, việc giới thiệu công nghệ CPO có thể giúp trung tâm dữ liệu tiết kiệm khoảng 150 megawatt công suất phát điện. Ngoài việc giảm đầu tư cần thiết để xây dựng các cơ sở phát điện tương ứng, công nghệ này còn làm giảm đáng kể chi phí vận hành—tùy thuộc vào sự khác biệt về giá năng lượng trong khu vực, việc tiết kiệm điện hàng năm có thể dễ dàng vượt quá €100 triệu. Tại Trung Quốc, với sự tiến bộ của sáng kiến "Điện toán Đông-Tây", nhu cầu về các kết nối quang học băng thông cao, tiêu thụ ít điện năng đang tăng vọt trong các trung tâm siêu máy tính (chẳng hạn như Wuxi Sunway TaihuLight) và các trung tâm điện toán thông minh (chẳng hạn như các cụm điện toán AI ở Bắc Kinh và Thâm Quyến). Công nghệ CPO dự kiến sẽ là chìa khóa để giảm tiêu thụ năng lượng và tăng hiệu quả cho các GPU do trong nước sản xuất. Đối mặt với xu hướng tiêu thụ năng lượng không bền vững này, sự đổi mới là rất quan trọng.
Giới thiệu công nghệ CPO
CPO là công nghệ có khả năng vượt qua nút thắt cổ chai về tiêu thụ năng lượng này nhất trong thời gian ngắn. Công nghệ này chuyển mô-đun chuyển đổi quang điện từ thiết bị thu phát trên bảng điều khiển phía trước vào bên trong thiết bị, lý tưởng nhất là tích hợp trực tiếp vào đế CPU hoặc GPU. Điều này giảm thiểu tổn thất điện năng trong kênh đồng, dẫn đến một liên kết tiết kiệm năng lượng hơn. So với các thiết bị thu phát cắm được, mức tiêu thụ điện năng có thể giảm hơn 50% và trong một số trường hợp, lên đến 75%. Ưu điểm tiết kiệm năng lượng này không chỉ đạt được bằng cách giảm việc sử dụng các kênh đồng có tổn thất cao mà còn bằng cách đơn giản hóa hoặc thậm chí loại bỏ bộ xử lý tín hiệu số (DSP) cần thiết để bù đắp cho các tổn thất truyền tín hiệu điện.
Tóm lại, công nghệ CPO cung cấp kết nối quang học tốc độ cao, tiêu thụ ít điện năng và độ trễ thấp. Những đặc điểm này là chìa khóa cho các mạng AI tiên tiến.
Một giải pháp thay thế tiết kiệm năng lượng khác đáng xem xét là Mô-đun quang học cắm được tuyến tính (LPO). Bằng cách loại bỏ chip DSP, nó làm giảm mức tiêu thụ điện năng và độ trễ trong khi vẫn duy trì hệ số hình thức và hệ sinh thái của một thiết bị thu phát cắm được phía trước. Mặc dù CPO cung cấp tính toàn vẹn tín hiệu tốt hơn và độ trễ thấp hơn, LPO lại tiết kiệm chi phí hơn, đặc biệt đối với các ứng dụng tầm ngắn. Tính hiệu quả về chi phí và mức tiêu thụ điện năng thấp của LPO, kết hợp với thời gian đưa ra thị trường nhanh chóng, có thể trì hoãn việc áp dụng rộng rãi công nghệ CPO.
Tuy nhiên, khi tốc độ liên kết tăng lên 200G trở lên, LPO tiêu thụ nhiều điện năng hơn CPO và trở nên khó quản lý hơn đáng kể để đảm bảo chất lượng tín hiệu cao. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, CPO dự kiến sẽ trở thành giải pháp được ưa chuộng trong tương lai.
Kính trao quyền cho công nghệ CPO
Kính dự kiến sẽ đóng một vai trò quan trọng trong thế hệ tiếp theo của công nghệ CPO. Để đưa các bộ chuyển đổi quang điện (chủ yếu là chip quang tử silicon) đến gần các bộ xử lý silicon thực tế (CPU và GPU) nhất có thể, cần có một công nghệ đóng gói mới không chỉ hỗ trợ kích thước đế lớn hơn mà còn cho phép kết nối quang học với các chip quang tử silicon.
Đóng gói chất bán dẫn theo truyền thống chủ yếu dựa vào các đế hữu cơ. Các vật liệu này có hệ số giãn nở nhiệt cao hơn silicon, giới hạn kích thước tối đa của các gói chất bán dẫn. Khi ngành công nghiệp tiếp tục thúc đẩy các đế gói lớn hơn trên các nền tảng công nghệ hữu cơ hiện có, các vấn đề về độ tin cậy (chẳng hạn như các vấn đề về tính toàn vẹn của mối hàn và tăng nguy cơ phân lớp) và các thách thức về sản xuất (chẳng hạn như các cấu trúc liên kết có bước nhỏ chất lượng cao và hệ thống dây mật độ cao) đã trở nên nổi bật hơn, dẫn đến tăng chi phí đóng gói và thử nghiệm. Tuy nhiên, thông qua thiết kế tối ưu hóa, kính có thể đạt được hệ số giãn nở nhiệt gần giống với chip silicon hơn, vượt trội so với các đế hữu cơ truyền thống. Đế kính được xử lý đặc biệt này thể hiện độ ổn định nhiệt đặc biệt, giảm ứng suất cơ học và hư hỏng trong quá trình dao động nhiệt độ. Độ bền cơ học và độ phẳng vượt trội của nó cung cấp một nền tảng vững chắc cho độ tin cậy của gói chip. Hơn nữa, đế kính hỗ trợ mật độ liên kết cao hơn và bước nhỏ hơn, cải thiện hiệu suất điện và giảm các hiệu ứng ký sinh. Những đặc tính này làm cho kính trở thành một lựa chọn đáng tin cậy và chính xác cao cho việc đóng gói chất bán dẫn tiên tiến. Do đó, ngành công nghiệp đóng gói chất bán dẫn đang tích cực phát triển công nghệ đế kính tiên tiến như một công nghệ đế thế hệ tiếp theo.
Đế dẫn sóng bằng kính
Ngoài các đặc tính nhiệt và cơ học tuyệt vời, kính cũng có thể được thao tác để hoạt động như một ống dẫn sóng quang học. Các ống dẫn sóng trong kính thường được tạo ra thông qua một quá trình gọi là trao đổi ion: các ion trong kính được thay thế bằng các ion khác từ dung dịch muối, do đó làm thay đổi chỉ số khúc xạ của kính. Bằng cách giới hạn ánh sáng trong các vùng có chỉ số khúc xạ cao hơn, các vùng đã sửa đổi này có thể dẫn hướng ánh sáng. Kỹ thuật này cho phép điều chỉnh chính xác các đặc tính của ống dẫn sóng, làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng quang học. Do đó, trong các ống dẫn sóng quang học có cấu trúc giống như sợi quang, ánh sáng có thể truyền dọc theo các ống dẫn sóng bằng kính tích hợp và được ghép nối hiệu quả vào sợi quang hoặc chip quang tử silicon. Điều này làm cho kính trở thành một lựa chọn vật liệu hấp dẫn cho các ứng dụng CPO tiên tiến.
Việc tích hợp các kết nối điện và quang học trên cùng một đế cũng giúp giải quyết các thách thức về mật độ liên kết mà các công ty phải đối mặt khi xây dựng các cụm AI lớn. Hiện tại, số lượng kênh quang học bị giới hạn bởi hình học của sợi quang—đường kính của một lớp phủ sợi quang điển hình là 127 micron, bằng khoảng độ dày của một sợi tóc người. Tuy nhiên, các ống dẫn sóng bằng kính cho phép sắp xếp dày đặc hơn, làm tăng đáng kể mật độ đầu vào/đầu ra (I/O) so với các kết nối sợi trực tiếp với chip.
Việc tích hợp các kết nối điện và quang học không chỉ giải quyết các vấn đề về mật độ mà còn cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng tổng thể của các cụm AI. Bản chất nhỏ gọn của các ống dẫn sóng bằng kính cho phép chứa nhiều kênh quang học hơn trong cùng một không gian vật lý, do đó làm tăng dung lượng và hiệu quả truyền dữ liệu của hệ thống. Sự tiến bộ này là rất quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của cơ sở hạ tầng AI thế hệ tiếp theo—trong các tình huống mà hệ thống AI phải xử lý một lượng lớn dữ liệu, công nghệ liên kết mật độ cao là chìa khóa để quản lý hiệu quả.
Bằng cách tích hợp các ống dẫn sóng bằng kính, một hệ thống quang học hoàn chỉnh có thể được xây dựng trên cùng một đế, cho phép các mạch tích hợp quang tử giao tiếp trực tiếp thông qua các ống dẫn sóng quang học. Quá trình này loại bỏ sự cần thiết của các kết nối sợi quang và cải thiện đáng kể băng thông và phạm vi phủ sóng của giao tiếp giữa các chip. Trong các hệ thống mật độ cao với nhiều thành phần được kết nối, việc sử dụng các ống dẫn sóng bằng kính có thể đạt được tổn thất tín hiệu thấp hơn, mật độ băng thông cao hơn và độ bền cao hơn so với các sợi quang rời rạc. Những ưu điểm này làm cho ống dẫn sóng bằng kính trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống liên kết quang học hiệu suất cao.
Việc áp dụng công nghệ CPO cho các trung tâm dữ liệu thế hệ tiếp theo và các mạng siêu máy tính AI có thể tăng băng thông thoát chip, mở ra những khả năng mới cho các bộ chuyển mạch tốc độ cao, radix cao từ 102T trở lên. Các kiến trúc sư mạng hiện có một cơ hội duy nhất để hình dung lại và thiết kế lại các kiến trúc mạng. Nhờ băng thông tăng và kiến trúc mạng đơn giản hóa, họ sẽ đạt được hiệu suất mạng vượt trội, thúc đẩy những cải tiến về hiệu quả hoạt động và tối ưu hóa quy trình.
Kết luận
Công nghệ CPO có tiềm năng cách mạng hóa kiến trúc liên kết AI ở nhiều cấp độ. Nó có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và cải thiện tính bền vững, làm cho các hệ thống AI thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí hơn. Hơn nữa, CPO cải thiện hiệu quả và khả năng mở rộng của các hệ thống AI, cho phép chúng dễ dàng xử lý các tác vụ lớn hơn và phức tạp hơn. Bằng cách giải quyết các vấn đề về mật độ, CPO có thể tăng tốc độ truyền dữ liệu, đảm bảo giao tiếp nhanh hơn và đáng tin cậy hơn giữa các thành phần AI. Điều này cũng sẽ giúp giảm các nút thắt cổ chai trong các hệ thống AI trong tương lai, đảm bảo hoạt động hệ thống trơn tru và hiệu quả hơn.
Các kết nối AI trong tương lai dự kiến sẽ giới thiệu các liên kết quang học trực tiếp, loại bỏ sự cần thiết của các bộ chuyển mạch điện toán. Sự đổi mới này sẽ mở rộng băng thông cho các tác vụ AI và cải thiện tốc độ và hiệu quả xử lý các bộ dữ liệu lớn. Kính, với khả năng truyền dữ liệu và khả năng mở rộng vượt trội, là một vật liệu lý tưởng để cho phép những tiến bộ công nghệ này. Các liên kết quang học dựa trên kính sẽ trở thành một yếu tố hỗ trợ quan trọng cho các hệ thống AI thế hệ tiếp theo, hình thành một cơ sở hạ tầng không thể thiếu cho điện toán hiệu năng cao và các ứng dụng AI tiên tiến.
NEW LIGHT OPTICS TECHNOLOGY LIMITED sẽ cố gắng nắm bắt mọi cơ hội và đóng góp.
Công nghệ CPO (quang điện tử đồng gói) đã xuất hiện được một thời gian nhưng vẫn đang trong giai đoạn phát triển. Andreas Matiss, quản lý cấp cao về linh kiện quang học và tích hợp tại Corning Optical Communications, giải thích vai trò then chốt của kính trong việc đặt các bộ chuyển đổi quang điện dựa trên silicon gần bộ xử lý silicon nhất có thể.
Mạng lưới trung tâm dữ liệu đang phát triển nhanh chóng, và đà này đã tăng tốc với sự trỗi dậy của AI và việc triển khai AI quy mô lớn. Những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực này rất đáng kể, đặc biệt là với việc triển khai kiến trúc DGX SuperPOD của NVIDIA và các cụm TPU của Google. Sự thay đổi này được thúc đẩy bởi nhu cầu về điện toán hiệu năng cao để hỗ trợ các tác vụ huấn luyện và suy luận AI. Riêng NVIDIA dự kiến sẽ xuất xưởng hàng triệu đơn vị GPU được tối ưu hóa cho AI hàng năm trong vòng 5 năm tới, đạt quy mô đáng kể vào năm 2028.
Số lượng thiết bị thu phát cần thiết để xây dựng các mạng này sẽ đạt hàng chục triệu chiếc mỗi năm, và các thiết bị này sẽ cần hoạt động ở tốc độ tối đa 1,6Tbps và 3,2Tbps. Các nhà phân tích trong ngành dự đoán rằng mỗi bộ tăng tốc (GPU) sẽ được trang bị hơn 10 thiết bị thu phát trong tương lai, điều đó có nghĩa là nhu cầu về kết nối cáp quang sẽ tăng khoảng 10 lần so với mức triển khai hiện tại.
Trong một trung tâm dữ liệu điển hình, một thiết bị thu phát Ethernet cắm được tiêu thụ khoảng 20 watt điện. Các thiết bị thu phát thế hệ tiếp theo dự kiến sẽ tiêu thụ gần gấp đôi công suất đó. Dựa trên các lô hàng hiện tại, ước tính rằng khoảng 200 megawatt (MW) điện sẽ được triển khai để cung cấp năng lượng cho các thiết bị thu phát vào năm 2024. Dựa trên quỹ đạo phát triển của thiết bị thu phát và mức tăng gấp mười lần dự kiến về nhu cầu kết nối quang học, việc triển khai năng lượng cho thiết bị thu phát dự kiến sẽ tăng lên 2 gigawatt (GW) mỗi năm, tương đương với công suất do một nhà máy điện hạt nhân lớn tạo ra. Điều này không bao gồm năng lượng cần thiết để cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử phía máy chủ và bộ định thời lại điện được sử dụng để truyền dữ liệu từ mạch tích hợp đến các thiết bị thu phát ở mặt trước của thiết bị.
Ví dụ, đối với một trung tâm dữ liệu AI được trang bị một triệu GPU, việc giới thiệu công nghệ CPO có thể giúp trung tâm dữ liệu tiết kiệm khoảng 150 megawatt công suất phát điện. Ngoài việc giảm đầu tư cần thiết để xây dựng các cơ sở phát điện tương ứng, công nghệ này còn làm giảm đáng kể chi phí vận hành—tùy thuộc vào sự khác biệt về giá năng lượng trong khu vực, việc tiết kiệm điện hàng năm có thể dễ dàng vượt quá €100 triệu. Tại Trung Quốc, với sự tiến bộ của sáng kiến "Điện toán Đông-Tây", nhu cầu về các kết nối quang học băng thông cao, tiêu thụ ít điện năng đang tăng vọt trong các trung tâm siêu máy tính (chẳng hạn như Wuxi Sunway TaihuLight) và các trung tâm điện toán thông minh (chẳng hạn như các cụm điện toán AI ở Bắc Kinh và Thâm Quyến). Công nghệ CPO dự kiến sẽ là chìa khóa để giảm tiêu thụ năng lượng và tăng hiệu quả cho các GPU do trong nước sản xuất. Đối mặt với xu hướng tiêu thụ năng lượng không bền vững này, sự đổi mới là rất quan trọng.
Giới thiệu công nghệ CPO
CPO là công nghệ có khả năng vượt qua nút thắt cổ chai về tiêu thụ năng lượng này nhất trong thời gian ngắn. Công nghệ này chuyển mô-đun chuyển đổi quang điện từ thiết bị thu phát trên bảng điều khiển phía trước vào bên trong thiết bị, lý tưởng nhất là tích hợp trực tiếp vào đế CPU hoặc GPU. Điều này giảm thiểu tổn thất điện năng trong kênh đồng, dẫn đến một liên kết tiết kiệm năng lượng hơn. So với các thiết bị thu phát cắm được, mức tiêu thụ điện năng có thể giảm hơn 50% và trong một số trường hợp, lên đến 75%. Ưu điểm tiết kiệm năng lượng này không chỉ đạt được bằng cách giảm việc sử dụng các kênh đồng có tổn thất cao mà còn bằng cách đơn giản hóa hoặc thậm chí loại bỏ bộ xử lý tín hiệu số (DSP) cần thiết để bù đắp cho các tổn thất truyền tín hiệu điện.
Tóm lại, công nghệ CPO cung cấp kết nối quang học tốc độ cao, tiêu thụ ít điện năng và độ trễ thấp. Những đặc điểm này là chìa khóa cho các mạng AI tiên tiến.
Một giải pháp thay thế tiết kiệm năng lượng khác đáng xem xét là Mô-đun quang học cắm được tuyến tính (LPO). Bằng cách loại bỏ chip DSP, nó làm giảm mức tiêu thụ điện năng và độ trễ trong khi vẫn duy trì hệ số hình thức và hệ sinh thái của một thiết bị thu phát cắm được phía trước. Mặc dù CPO cung cấp tính toàn vẹn tín hiệu tốt hơn và độ trễ thấp hơn, LPO lại tiết kiệm chi phí hơn, đặc biệt đối với các ứng dụng tầm ngắn. Tính hiệu quả về chi phí và mức tiêu thụ điện năng thấp của LPO, kết hợp với thời gian đưa ra thị trường nhanh chóng, có thể trì hoãn việc áp dụng rộng rãi công nghệ CPO.
Tuy nhiên, khi tốc độ liên kết tăng lên 200G trở lên, LPO tiêu thụ nhiều điện năng hơn CPO và trở nên khó quản lý hơn đáng kể để đảm bảo chất lượng tín hiệu cao. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, CPO dự kiến sẽ trở thành giải pháp được ưa chuộng trong tương lai.
Kính trao quyền cho công nghệ CPO
Kính dự kiến sẽ đóng một vai trò quan trọng trong thế hệ tiếp theo của công nghệ CPO. Để đưa các bộ chuyển đổi quang điện (chủ yếu là chip quang tử silicon) đến gần các bộ xử lý silicon thực tế (CPU và GPU) nhất có thể, cần có một công nghệ đóng gói mới không chỉ hỗ trợ kích thước đế lớn hơn mà còn cho phép kết nối quang học với các chip quang tử silicon.
Đóng gói chất bán dẫn theo truyền thống chủ yếu dựa vào các đế hữu cơ. Các vật liệu này có hệ số giãn nở nhiệt cao hơn silicon, giới hạn kích thước tối đa của các gói chất bán dẫn. Khi ngành công nghiệp tiếp tục thúc đẩy các đế gói lớn hơn trên các nền tảng công nghệ hữu cơ hiện có, các vấn đề về độ tin cậy (chẳng hạn như các vấn đề về tính toàn vẹn của mối hàn và tăng nguy cơ phân lớp) và các thách thức về sản xuất (chẳng hạn như các cấu trúc liên kết có bước nhỏ chất lượng cao và hệ thống dây mật độ cao) đã trở nên nổi bật hơn, dẫn đến tăng chi phí đóng gói và thử nghiệm. Tuy nhiên, thông qua thiết kế tối ưu hóa, kính có thể đạt được hệ số giãn nở nhiệt gần giống với chip silicon hơn, vượt trội so với các đế hữu cơ truyền thống. Đế kính được xử lý đặc biệt này thể hiện độ ổn định nhiệt đặc biệt, giảm ứng suất cơ học và hư hỏng trong quá trình dao động nhiệt độ. Độ bền cơ học và độ phẳng vượt trội của nó cung cấp một nền tảng vững chắc cho độ tin cậy của gói chip. Hơn nữa, đế kính hỗ trợ mật độ liên kết cao hơn và bước nhỏ hơn, cải thiện hiệu suất điện và giảm các hiệu ứng ký sinh. Những đặc tính này làm cho kính trở thành một lựa chọn đáng tin cậy và chính xác cao cho việc đóng gói chất bán dẫn tiên tiến. Do đó, ngành công nghiệp đóng gói chất bán dẫn đang tích cực phát triển công nghệ đế kính tiên tiến như một công nghệ đế thế hệ tiếp theo.
Đế dẫn sóng bằng kính
Ngoài các đặc tính nhiệt và cơ học tuyệt vời, kính cũng có thể được thao tác để hoạt động như một ống dẫn sóng quang học. Các ống dẫn sóng trong kính thường được tạo ra thông qua một quá trình gọi là trao đổi ion: các ion trong kính được thay thế bằng các ion khác từ dung dịch muối, do đó làm thay đổi chỉ số khúc xạ của kính. Bằng cách giới hạn ánh sáng trong các vùng có chỉ số khúc xạ cao hơn, các vùng đã sửa đổi này có thể dẫn hướng ánh sáng. Kỹ thuật này cho phép điều chỉnh chính xác các đặc tính của ống dẫn sóng, làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng quang học. Do đó, trong các ống dẫn sóng quang học có cấu trúc giống như sợi quang, ánh sáng có thể truyền dọc theo các ống dẫn sóng bằng kính tích hợp và được ghép nối hiệu quả vào sợi quang hoặc chip quang tử silicon. Điều này làm cho kính trở thành một lựa chọn vật liệu hấp dẫn cho các ứng dụng CPO tiên tiến.
Việc tích hợp các kết nối điện và quang học trên cùng một đế cũng giúp giải quyết các thách thức về mật độ liên kết mà các công ty phải đối mặt khi xây dựng các cụm AI lớn. Hiện tại, số lượng kênh quang học bị giới hạn bởi hình học của sợi quang—đường kính của một lớp phủ sợi quang điển hình là 127 micron, bằng khoảng độ dày của một sợi tóc người. Tuy nhiên, các ống dẫn sóng bằng kính cho phép sắp xếp dày đặc hơn, làm tăng đáng kể mật độ đầu vào/đầu ra (I/O) so với các kết nối sợi trực tiếp với chip.
Việc tích hợp các kết nối điện và quang học không chỉ giải quyết các vấn đề về mật độ mà còn cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng tổng thể của các cụm AI. Bản chất nhỏ gọn của các ống dẫn sóng bằng kính cho phép chứa nhiều kênh quang học hơn trong cùng một không gian vật lý, do đó làm tăng dung lượng và hiệu quả truyền dữ liệu của hệ thống. Sự tiến bộ này là rất quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của cơ sở hạ tầng AI thế hệ tiếp theo—trong các tình huống mà hệ thống AI phải xử lý một lượng lớn dữ liệu, công nghệ liên kết mật độ cao là chìa khóa để quản lý hiệu quả.
Bằng cách tích hợp các ống dẫn sóng bằng kính, một hệ thống quang học hoàn chỉnh có thể được xây dựng trên cùng một đế, cho phép các mạch tích hợp quang tử giao tiếp trực tiếp thông qua các ống dẫn sóng quang học. Quá trình này loại bỏ sự cần thiết của các kết nối sợi quang và cải thiện đáng kể băng thông và phạm vi phủ sóng của giao tiếp giữa các chip. Trong các hệ thống mật độ cao với nhiều thành phần được kết nối, việc sử dụng các ống dẫn sóng bằng kính có thể đạt được tổn thất tín hiệu thấp hơn, mật độ băng thông cao hơn và độ bền cao hơn so với các sợi quang rời rạc. Những ưu điểm này làm cho ống dẫn sóng bằng kính trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống liên kết quang học hiệu suất cao.
Việc áp dụng công nghệ CPO cho các trung tâm dữ liệu thế hệ tiếp theo và các mạng siêu máy tính AI có thể tăng băng thông thoát chip, mở ra những khả năng mới cho các bộ chuyển mạch tốc độ cao, radix cao từ 102T trở lên. Các kiến trúc sư mạng hiện có một cơ hội duy nhất để hình dung lại và thiết kế lại các kiến trúc mạng. Nhờ băng thông tăng và kiến trúc mạng đơn giản hóa, họ sẽ đạt được hiệu suất mạng vượt trội, thúc đẩy những cải tiến về hiệu quả hoạt động và tối ưu hóa quy trình.
Kết luận
Công nghệ CPO có tiềm năng cách mạng hóa kiến trúc liên kết AI ở nhiều cấp độ. Nó có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và cải thiện tính bền vững, làm cho các hệ thống AI thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí hơn. Hơn nữa, CPO cải thiện hiệu quả và khả năng mở rộng của các hệ thống AI, cho phép chúng dễ dàng xử lý các tác vụ lớn hơn và phức tạp hơn. Bằng cách giải quyết các vấn đề về mật độ, CPO có thể tăng tốc độ truyền dữ liệu, đảm bảo giao tiếp nhanh hơn và đáng tin cậy hơn giữa các thành phần AI. Điều này cũng sẽ giúp giảm các nút thắt cổ chai trong các hệ thống AI trong tương lai, đảm bảo hoạt động hệ thống trơn tru và hiệu quả hơn.
Các kết nối AI trong tương lai dự kiến sẽ giới thiệu các liên kết quang học trực tiếp, loại bỏ sự cần thiết của các bộ chuyển mạch điện toán. Sự đổi mới này sẽ mở rộng băng thông cho các tác vụ AI và cải thiện tốc độ và hiệu quả xử lý các bộ dữ liệu lớn. Kính, với khả năng truyền dữ liệu và khả năng mở rộng vượt trội, là một vật liệu lý tưởng để cho phép những tiến bộ công nghệ này. Các liên kết quang học dựa trên kính sẽ trở thành một yếu tố hỗ trợ quan trọng cho các hệ thống AI thế hệ tiếp theo, hình thành một cơ sở hạ tầng không thể thiếu cho điện toán hiệu năng cao và các ứng dụng AI tiên tiến.
NEW LIGHT OPTICS TECHNOLOGY LIMITED sẽ cố gắng nắm bắt mọi cơ hội và đóng góp.
Địa chỉ
Phòng C, tầng 9 Wing Lee Building, 72-76 Wing Lok Street, Sheung Wan, Hong Kong
Điện thoại
00-86-13534063703
