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光纖電纜正在逐漸靠近高效能運算機中的處理器，用玻璃取代銅連線。科技公司希望透過將光學連線從伺服器外部移動到主機板上，然後讓它們與處理器並排放置，從而加速 AI 並降低其能源成本。
現在，科技公司準備在尋求成倍增加處理器潛力的道路上走得更遠——透過滑入處理器下面的連線。
這就是 Lightmatter 採用的方法，它聲稱透過配置插入器進行光速連線而處於領先地位，不僅在處理器之間，而且在處理器的各個部分之間。
現在，Lightmatter 已準備好執行其名為 Passage 的技術。該公司計劃到 2025 年底在主要客戶系統中安裝並執行該技術的生產版本。
執行長 Nick Harris 表示，這項技術預示著一個未來，不同的處理器可以彙集他們的資源並同步處理人工智慧所需的大量計算。
該新聞以「OPTICAL INTERPOSERS COULD START SPEEDING UP AI IN 2025」為題，於 2025 年 1 月 22 日被報導在 spectrum.ieee.org。
光中介層
從根本上說，Passage 是一種中介層，是一塊玻璃或矽片，較小的矽晶片在同一封裝內連線和互連。
如今，許多頂級伺服器 CPU 和 GPU 都由中介層上的多個矽晶片組成。該方案允許設計人員連線採用不同製造技術製造的晶片，並增加處理量和記憶體量，超出單個晶片所能達到的水平。
連線中介層上小晶片的互連是嚴格的電氣互連。與主機板上的鏈路相比，它們是高速和低能耗的鏈路。但它們無法與光子透過玻璃纖維的無阻抗流動相提並論。
通道鏈路是從 300 毫米的矽晶片上切割的，該晶片在表面下方含有一層薄薄的二氧化矽。多波段外部鐳射晶片提供 Passage 使用的光。Passage 與開箱即用的矽處理器晶片相容，不需要對晶片進行根本的設計更改。
圖示：計算小晶片堆疊在光中介層的頂部。
訊號從 SerDes 傳輸到一組稱為微環諧振器的收發器，這些收發器將位編碼到不同波長的鐳射上。接下來，多路複用器將光波長組合到光電路上，在那裡資料由干涉儀和更多的環形諧振器路由。
資料可以從光電路透過排列在晶片封裝兩側的八個光纖陣列從處理器傳送出去。或者資料可以流回同一處理器中的另一個晶片。該過程可逆執行，其中使用光電探測器和跨阻放大器將光解複用並轉換回電能。
與典型的電氣佈置相比，處理器中任何小晶片之間的直接連線消除了延遲並節省了能源，典型的電氣佈置通常僅限於晶片周邊。
光學元件的優勢
光子互連的優勢在於消除了電力固有的限制，即電力將資料移動得越遠，電力消耗的能量就越多。
光子互連初創公司建立在這樣一個前提之上，必須消除這些限制，才能使未來的系統滿足即將到來的人工智慧計算需求。
「對於資料中心的用途來說，電力要求越來越高，」Harris 繼續說道。他聲稱，通道可以使資料中心使用六分之一到二十分之一的能源，並且隨著資料中心規模的增長，能源使用效率會提高。
AI 推動光互聯
Lightmatter 的金庫在 10 月透過一輪 4 億美元的 D 輪融資而增長。TechInsights 的分析師 James Sanders 說，對最佳化處理器網路的投資是「不可避免」趨勢的一部分。
2023 年，10% 的伺服器出貨量實現了加速，這意味著它們包含與 GPU 或其他 AI 加速 IC 配對的 CPU。這些加速器與 Passage 旨在配對的加速器相同。
TechInsights 預測，到 2029 年，三分之一的伺服器出貨量將持續提高。投入光子互連的資金將會是從 AI 中獲利所必需的助力。
相關連結：https://spectrum.ieee.org/optical-interposers