Оптический интерконнект в эпоху Искусственного Интеллекта, аналитика J’son & Partners Consulting

Сергей Шавкунов, исполнительный директор, J’son & Partners Consulting.

XVII Международная конференция ComNews TransNet: магистральные сети связи.

Основные идеи

- Развитие искусственного интеллекта требует мощных межсоединений между компонентами и переход к оптическим технологиям для масштабирования пропускной способности.

- Нейроморфные подходы и параллелизм позволяют моделям достигать триллионов параметров, но это сопровождается ростом энергопотребления и требованиями к инфраструктуре.

Энергопотребление и технологические вызовы

- Энергопотребление серверной инфраструктуры растет вслед за растущей вычислительной мощностью. Важная проблема — потери на межсоединении и в электропроводке чипов.

- Проблема нагрева медной проволоки и потери из–за антенн на неоднородных проводниках (полупроводники, через которые течет переменный ток).

О Optical interconnect как ответ

- Оптика не греется при передаче света и позволяет работать в терагерцовом диапазоне, что существенно превосходит текущие гигагерцовые схемы.

- По масштабу передачи оптика обеспечивает значительно большую пропускную способность: диапазон выше в тысячу раз по сравнению с электрическими каналами.

Архитектуры, сегменты и мегасистемы

- Транспортные сети: переход к терабитным скоростям в будущем, уже сегодня обсуждаются высокие скорости в пределах транспортной инфраструктуры.

- ЦОДы и новая цифровая экономика: последние годы быстрый рост крупномасштабных ЦОДов (более тысячи стоек). За последние пять лет сегмент с более чем 3000 стойками — наиболее быстрорастущий и ёмкий.

- Внешний коннективит vs внутренний трафик: каждая тысяча стоек в соде требует 1–2 Тбит/с внешних каналов; внутри содов трафик примерно в 4–5 раз больше внешнего.

- Архитектура interconnect внутри содов: span-and-lift (ветки и листья) с волоконно-оптическими кабелями и оконцованными трансиверами, обеспечивающая связь оборудования на уровне rack-to-rack.

Кейсы и примеры

- Пример Microsoft: 1000 стоек, каждая стойка содержит 30–40 активных модулей; две оптические трансиверы на каждое подключение. Энергопотребление всей конфигурации сводится к примерно 100 киловатт, учитывая энергопотребление на преобразование электрического сигнала в оптический и обратно, а не на вычисления.

- MEMS-решения Google: MEMS-технология используется для мультиплексирования и оптических коммутационных узлов, снижающих потребление энергии на передачу.

- LightMeter и суперчип PASSAGE M1000: LightMeter представила гибридный оптико-электронный чип (полупроводник + фотонная интегральная схема с волноводами, лазерами и фотодатчиками). PASSAGE M1000 обеспечивает коммутацию более 100 Тбит/с; планируется создание коммутационной матрицы с суммарной пропускной способностью свыше 1000 Тбит/с в Betrayal-формате. В перспективе — оптический чип с памятью и полностью оптическая инфраструктура, что приведет к новому поколению вычислительных систем.

Перспективы и выводы

- Новое поколение инфраструктуры для ИИ будет оценивать достижения волоконной техники как начало эпохи Optical NeolitH, подчеркивая необходимость перехода к полностью оптическим решениям для устойчивого роста производительности и энергоэффективности.

- Вопросы энергетики и эффективности межсоединений остаются ключевыми для масштабирования AI—нужна оптимизация коннективита на всех уровнях.