Intel, il chiplet ottico che trasmette dati a una distanza 100 volte superiore

Alla Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2024, il gruppo Integrated Photonics Solutions (IPS) di Intel ha dimostrato il funzionamento del primo chiplet di interconnessione ottica (OCI, Optical Compute Interconnect) completamente integrato. Si tratta di un’importante pietra miliare che guarda all’utilizzo su vasta scala della tecnologia fotonica per la trasmissione dati ad alta velocità e su lunga distanza.

Il chiplet OCI di Intel supporta 64 canali di trasmissione dati a 32 Gbps in entrambe le direzioni, funziona su fibre ottiche della lunghezza massima di 100 metri ed è progettato per soddisfare le crescenti esigenze in termini di larghezza di banda, consumo energetico ridotto e maggiore portata. L’obiettivo della società di Santa Clara consiste nel massimizzare le prestazioni all’interno dei data center, sostenere l’evoluzione delle applicazioni di intelligenza artificiale e il calcolo ad alte prestazioni (HPC).

Chiplet ottico Intel: essenziale per l’infrastruttura a sostegno delle intelligenze artificiali

Con l’accelerazione impressa sullo sviluppo e sull’implementazione di applicazioni basate sull’intelligenza artificiale, inclusi i Large Language Models (LLM) e in generale i modelli generativi, vi la forte necessità di mettere a punto piattaforme in grado di garantire una scalabilità elevata. I vantaggi prestazionali devono tradursi non solo in termini di larghezza di banda I/O ma anche nella possibilità di trasferire i dati su distanze lunghe. In questo modo, le infrastrutture per il computing di prossima generazione potranno abbracciare l’uso di cluster (CPU/GPU/IPU) più grandi, con un utilizzo più efficiente delle risorse.

L’I/O elettrico (connettività su piste in rame) assicura un’elevata larghezza di banda e necessita di bassa potenza, ma solo su distanze brevi (circa un metro o meno). I moduli ricetrasmettitori ottici utilizzati nei data center e nei primi cluster per l’IA possono aumentare la portata, ma a costi e livelli di potenza non sostenibili. Soprattutto se si considerano i sempre più esigenti requisiti imposti dai carichi di lavoro che contraddistinguono le applicazioni di intelligenza artificiale.

Le principali caratteristiche del chiplet OCI

Il chiplet OCI completamente integrato, presentato dagli ingegneri di Intel, sfrutta la tecnologia fotonica basata sul silicio. È presente un circuito integrato fotonico (PIC) che include laser e amplificatori ottici on-chip, con un IC elettrico. L’esemplare svelato dal colosso guidato da Pat Gelsinger consta, nello stesso package, di una CPU Intel. Può comunque essere integrato anche con CPU, GPU, IPU e altri System-on-a-Chip (SoC) di nuova generazione, anche di terze parti.

Una IPU (Infrastructure Processing Unit) è un chip specializzato progettato per gestire compiti legati all’infrastruttura di rete e di calcolo, in particolare nei data center e negli ambienti cloud. Alleggerisce CPU e GPU da compiti di rete e sicurezza, migliora le prestazioni di rete riducendo la latenza, supporta l’isolamento e la gestione efficiente delle risorse, offre funzionalità di sicurezza hardware-based.

Specifiche tecniche

Quanto appena mostrato pubblicamente, è frutto di oltre 25 anni di ricerca svolti presso i laboratori Intel, un lavoro che parte quindi da molto lontano e che ha aperto la strada all’utilizzo della fotonica integrata.

Scendendo più nei dettagli tecnici, il chiplet OCI di Intel permette il trasferimento dati bidirezionale fino a 4 Tbps, è compatibile con le interfacce PCIe Gen 5, utilizza 8 coppie di fibre, ciascuna con 8 lunghezze d’onda DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing).

In termini di consumo energetico, il chiplet OCI non supera 5 pico-Joule (pJ) per bit, rispetto ai circa 15 pJ/bit dei tipici moduli ricetrasmettitori ottici.

Intel sta già collaborando con alcuni partner per “impacchettare” il chiplet OCI all’interno dei loro SoC più evoluti.

Le immagini pubblicate nell’articolo sono tratte da Intel.