Intel展示首款全面整合光學I/O連接的小晶片設計 可用於新款CPU共同封裝、處理高速資料運算

Intel在2024年度光學通訊大會 (Optical Fiber Communication)上展示其首款全面整合光學運算互連 (optical compute interconnect,OCI)的小晶片 (chiplet)設計，藉此與CPU共同封裝後對應高速處理即時資料，將提升資料中心與高效能運算時的高頻寬資料互連處理效率。

Intel整合光學解決方案事業部 (Integrated Photonics Solutions,IPS)產品管理策略資深總監Thomas Liljeberg表示，資料在伺服器之間日益頻繁的傳輸對資料中心的基礎架構帶來龐大壓力，目前市面上的解決方案正快速逼近電氣I/O效能的實際極限。

而Intel此次突破性的研發成果，讓客戶可將共同封裝矽光子互連解決方案無縫整合到次世代運算系統中。Intel的OCI小晶片可提高頻寬、降低功耗，並且增加傳輸距離，進而加速機器學習工作負載，爲高效能AI基礎設施帶來革命性的發展。

Intel首款OCI小晶片可在長達100公尺的光纖上支援64通道、32Gbps資料傳輸，滿足人工智慧基礎設施對高頻寬、低功耗和長距離傳輸的需求。此技術亦有助實現未來CPU/GPU叢集連結的可擴充性和新式運算架構，包括一致的記憶體擴充與資源結構，同時也能借此加速運算效率。

相比過往藉由銅線等材質建立的I/O連結設計，雖然可對應高頻寬密度與低功耗運作表現，但傳輸距離僅能控制在約1公尺內，而資料中心與早期AI叢集所使用的可插拔式光學收發器模組雖然可增加有效傳輸距離，但也同時增加成本與電力損耗，使得人工智慧工作負載難以擴充。

而在Intel提出可與CPU等運算元件共同風裝的光學I/O解決方案，可對應更高頻寬、減少能源損耗，同時也能降低延遲且增加有效傳輸距離，藉此滿足現今人工智慧與機器學習運算計處設施擴充需求。

全面整合的OCI小晶片運用Intel經實地驗證的矽光子技術，並且將包含晶片上雷射 (on-chip lasers)與光學放大器的矽光子積體電路 (Photonic Integrated Circuit,PIC)與電路晶片整合。

此OCI技術支援高達4 Tbps雙向資料傳輸，並且能與PCIe 5.0相容，此次展示更在兩組CPU平臺之間透過單模光纖 (Single-Mode Fiber，SMF)跳線連結髮送器 (Tx)與接收器 (Rx)建立連接。

目前的小晶片可利用8對光纖，每對光纖可乘載8個高密度波長分波多工 (dense wavelength division multiplexing，DWDM)波長，並且支援64個通道、32 Gbps的資料傳輸，傳輸距離最遠可達100公尺 (實際應用傳輸距離可能因飛時測距延遲而受限於數十公尺)。

此共同封裝解決方案也具備高能源效率，每位元功耗僅5皮焦耳 (pJ)，相較傳統可插拔式光學收發器模組每位元功耗約爲15皮焦耳，明顯降低許多。

Intel目前的OCI小晶片仍爲原型產品，並且正與特定客戶合作，預計將OCI小晶片設計與其SoC共同封裝作爲光學I/O解決方案。

《原文刊登於合作媒體mashdigi，聯合新聞網獲授權轉載。》