Компании Point2 Technology и AttoTude разрабатывают кабели ARC, которые могут составить конкуренцию оптоволоконным и электрическим соединениям. Как сообщает IEEE Spectrum, это решение способно повысить пропускную способность, увеличить плотность размещения ускорителей и снизить затраты на создание дата-центров для искусственного интеллекта.
Внутри стоек для ИИ-оборудования узлы обычно соединяются с помощью сравнительно коротких медных кабелей, а для сетей внутри и между дата-центрами традиционно применяется оптоволокно. Стремление повысить скорость обмена данными между ускорителями часто упирается в физические ограничения меди. Чтобы достичь терабитных скоростей, медные соединения вынужденно становятся толще и короче. Учитывая планы NVIDIA увеличить максимальное количество чипов в вычислительной системе с 72 до 576 к 2027 году, использование меди превратится в серьёзную проблему.
Медь остаётся экономически эффективной, но лишь на небольших расстояниях. На крайне высоких частотах современных чипов из-за скин-эффекта сигнал распространяется в основном по поверхности проводника. Для компенсации этого эффекта приходится либо наращивать число проводников, либо покрывать их, например, серебром, либо просто увеличивать габариты. Всё это препятствует созданию компактных и доступных систем. В последнее время растёт популярность активных электрических кабелей (AEC), оснащённых ретаймерами, которые усиливают и восстанавливают сигнал. К примеру, 800-гигабитные кабели Credo, полюбившиеся гиперскейлерам и другим компаниям, достигают длины 7 метров и весят около 800 граммов.
Задача повышенной сложности: определить общий вес кабелей Credo (фиолетового цвета) / Источник изображения: X/@elonmusk
Однако в перспективе даже AEC достигнут предела, обусловленного фундаментальными физическими законами. В качестве временной альтернативы компании Point2 Technology и AttoTude предлагают экономичное и устойчивое решение, сочетающее доступность меди с поддержкой компактных протяжённых кабелей, необходимых для искусственного интеллекта следующего поколения. В 2025 году Point2 планировала запустить выпуск чипов для кабелей с суммарной пропускной способностью 1,6 Тбит/с, включающих восемь тонких полимерных волноводов. Каждый из них способен передавать данные на скорости 448 Гбит/с, используя частоты 90 и 225 ГГц. Подход AttoTude в целом аналогичен, но задействует терагерцовый частотный диапазон.
Обе фирмы заявляют, что их разработки превосходят медь по дальности передачи — сигнал стабильно проходит 10–20 метров без существенных потерь, что вполне достаточно для соединения серверных стоек будущего. По утверждению Point2, их технология потребляет в три раза меньше энергии, обходится втрое дешевле и обеспечивает на три порядка меньшую задержку по сравнению с оптическими межсоединениями. Как отмечают сторонники метода, высокая надёжность и простота изготовления волноводов, сопоставимая с производством оптоволокна, позволяет ей не только заместить оптические соединения между ускорителями, но и частично вытеснить медь с печатных плат.
Источник изображения: AttoTude
Основатель AttoTude Дэйв Уэлч (Dave Welch), участвовавший в создании Infinera, многие годы работал с фотонными системами и отлично понимает их преимущества и недостатки. В частности, согласно данным NVIDIA, на оптические компоненты уже приходится около 10 % энергопотребления дата-центров для ИИ. Фотонные системы в целом весьма чувствительны к температурным колебаниям, требуют исключительной точности изготовления (на уровне микрометров) и не отличаются высокой надёжностью. В результате Уэлч обратил внимание не на оптический, а на радиодиапазон от 300 ГГц до 3 ТГц. Решение AttoTude использует волноводы толщиной примерно 200 мкм с диэлектрическим сердечником, которые уже демонстрируют затухание около 0,3 дБ/м — это в несколько раз ниже, чем у медного кабеля стандарта 224G.
У AttoTude уже готовы все ключевые компоненты, включая интерфейс для подключения к ускорителям, терагерцовый генератор, мультиплексор, антенны и сами волноводы. Основная текущая задача — интегрировать всё в компактный модуль, который можно будет так же легко подсоединять к ускорителям, как и существующие решения. Компания уже продемонстрировала передачу данных на скорости 224 Гбит/с на частоте 970 ГГц на дистанцию 4 метра.
Изображение предоставлено: Point2 Technologies через IEEE Spectrum
Компания Point2, основанная девять лет назад специалистами с опытом работы в Marvell, NVIDIA и Samsung, привлекла финансирование в размере 55 миллионов долларов, преимущественно от Molex, производителя кабелей и разъёмов. Molex уже подтвердила возможность выпуска кабелей Point2 без перестройки своих производственных мощностей, а к сотрудничеству со стартапом также присоединилась Foxconn Interconnect Technology. Такое партнёрство может сыграть ключевую роль в привлечении крупнейших облачных провайдеров в качестве заказчиков.
На обоих концах кабеля Point2 e-Tube размещены генератор, антенны и микросхема для преобразования цифровых данных в радиосигналы. Волновод состоит из диэлектрического сердечника с металлическим покрытием. Для обеспечения скорости передачи 1,6 Тбит/с используются восемь независимых волноводов, каждый из которых функционирует на своей частоте и с индивидуальными настройками. Подобный кабель существенно тоньше и легче, чем активные электрические кабели (AEC). Как отмечает вице-президент компании Дэвид Куо (David Kuo), важным преимуществом технологии Point2 является возможность производства чипов по экономичному и доступному 28-нанометровому технологическому процессу.
Изображение предоставлено: Point2 Technologies через IEEE Spectrum
Обе компании параллельно работают над интеграцией своих технологий непосредственно в вычислительные чипы. Интегрированная фотоника (CPO) уже применяется в коммутаторах Broadcom и NVIDIA, однако встроить аналогичные интерфейсы напрямую в ускорители и другие процессоры до сих пор не удаётся. NVIDIA и Broadcom, действуя независимо, вынуждены прилагать значительные усилия для создания надёжных систем, совместимых с дорогостоящими ускорителями в едином корпусе.
Одна из основных сложностей — необходимость подключения оптоволокна к волноводу на фотонном чипе с микрометровой точностью. В частности, инфракрасный лазер должен быть точно выровнен относительно сердцевины волокна, диаметр которой составляет всего 10 микрометров. В то же время, миллиметровые и терагерцовые сигналы имеют гораздо большую длину волны, поэтому при подключении радиоволноводов столь высокая точность не требуется.
Оригинал материала:
