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【產(chǎn)通社，5月28日訊】在全光學(xué)AI數(shù)據(jù)中心的競爭中，半導(dǎo)體制造巨頭臺積電（TSMC）正在押注另一匹黑馬——美國初創(chuàng)公司Avicena，兩者將合作生產(chǎn)基于microLED的光學(xué)互連芯片。該技術(shù)是用光學(xué)連接取代電氣連接的實用轉(zhuǎn)折，以低成本、節(jié)能的方式滿足越來越多的GPU之間的高通信需求。
由于大型語言模型對計算的需求，AI集群在數(shù)據(jù)量、帶寬、延遲和速度方面面臨著前所未有的要求。遲早，連接單個AI數(shù)據(jù)中心機架內(nèi)處理器和內(nèi)存的銅線將不得不被光學(xué)組件取代。
Avicena提供了一種獨特的方法，使用數(shù)百個通過成像型光纖連接的藍色microLED來移動數(shù)據(jù)。該公司的模塊化LightBundle平臺避免了激光器及其相關(guān)復(fù)雜性的問題，這些問題威脅到其他光學(xué)小芯片的可靠性、成本和功耗。
臺積電副總裁Lucas Tsai表示：“人們大力推動光纖連接盡可能靠近電路板。這非常非正統(tǒng)，但它非常適合這些短距離應(yīng)用，這正是它有趣的地方！”
無激光連接
如今，光連接以非常高的數(shù)據(jù)速率在數(shù)據(jù)中心傳輸數(shù)十到數(shù)百米的大量數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)上，可插拔模塊將光纖連接到機架，在機架上轉(zhuǎn)換電信號和光信號。公司正在朝著使用共封裝光學(xué)器件（CPO）擺脫這些能源效率低下的可插拔收發(fā)器邁出大步，CPO在硅芯片本身附近進行電光轉(zhuǎn)換。網(wǎng)絡(luò)交換機已有商業(yè)版本，原型正在向GPU邁進。最突出的光學(xué)小芯片設(shè)計使用激光器和調(diào)制器將電子比特編碼到多個波長的光纖上。
然而，基于激光的光學(xué)互連的主要挑戰(zhàn)是激光器本身。激光和光纖附件在可靠性、制造和成本方面造成了最大的問題。此外，承載數(shù)十個GPU以多波長形式交換鏈路的單根光纖會受到計算開銷的影響：將每個數(shù)據(jù)通道沿著單獨的物理通道傳輸比稍后以電子方式解析一個大通道要簡單得多。
這就是Avicena的用武之地。LightBundle互連通過多芯成像光纖將數(shù)百個藍色microLED連接到光電探測器陣列，而不是通過光纖發(fā)送多波長激光，然后將其解析為單獨的通道，每10GB/s數(shù)據(jù)通道一根。發(fā)射器就像一個微型顯示屏，探測器就像一個相機。
Avicena首席執(zhí)行官Bardia Pezeshki表示：“我們正在做沒有激光器復(fù)雜性的光學(xué)互連！。一條每條通道只有300個像素、速度為10Gb/s的簡單光鏈路可以延伸10米的距離，凈傳輸總量為3 Tb/s。由于顯示器和攝像頭可以擴展到數(shù)百萬像素，因此該技術(shù)能以比銅線低得多的能量和高得多的密度擴展到更高的數(shù)據(jù)速率。
成熟的行業(yè)基礎(chǔ)
Avicena官宣的一個主要優(yōu)勢是，他們的技術(shù)利用了LED、攝像頭和顯示器等所有成熟的行業(yè)技能。Pezeshki說：“與開發(fā)新的構(gòu)建塊相比，我們可以更快地將我們的方法擴展到所需的數(shù)量和成本！北M管硅光子學(xué)在光學(xué)互連方面已經(jīng)領(lǐng)先了三十年，但他們必須開發(fā)環(huán)形諧振器和梳狀激光器等新組件，這些東西需要很長時間才能成熟。相比之下，LightBundle互連設(shè)計只需要對現(xiàn)有的相機和顯示技術(shù)進行微小的修改。
這是臺積電簽約為Avicena的光學(xué)芯片生產(chǎn)光電探測器陣列的一個主要原因。Lucas Tsai說：“LED已經(jīng)是一個成熟的行業(yè)，有很多消費品。LED的功率當然比激光低，但對于機架內(nèi)和機架外10米的距離來說，這就足夠了！
Pezeshki表示，Avicena的研究結(jié)果已經(jīng)“顛覆”了硅光子學(xué)的能力。LightBundle原型已經(jīng)展示了整個鏈路的亞pJ/bit能耗，而其他光學(xué)方法“正在努力展示”5pJ/bit能耗潛力。
Pezeshki承認，Avicena在構(gòu)建和擴展產(chǎn)品方面還有很長的路要走。但他說：“將展示出色的結(jié)果與使用成熟的構(gòu)建塊相結(jié)合，正在贏得追隨者的青睞！
剪報來源：
https://spectrum.ieee.org/microled-optical-chiplet
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