全球首個支援AI的整合光學OCI小晶片亮相，面積減少40%、傳輸速度高達32Gbps

剛剛，藍廠再度發力！

台北時間6月26日晚23點，在2024年光纖通訊大會（OFC）上，晶片巨頭英特爾的硅光整合解決方案團隊（IPS）展示了業界領先的、全球首個完全整合的OCI（光學計算互連）Chiplet（芯粒、直譯“小晶片”），其與英特爾CPU封裝在一起，運行真實資料。

英特爾表示，在最長可達100米的光纖上，該OCI小晶片支援64個通道，每個通道的資料傳輸速度高達32千兆位/秒 (Gbps)。以此計算，整個OCI在單向64個通道的資料傳輸速度高達2048Gbps（僅供參考）。

英特爾稱，這款OCI小晶片組通過在AI基礎設施中，實現共同封裝的光輸入/輸出 (I/O)，代表了高頻寬互連的一次飛躍，有望滿足 AI 基礎設施對更高頻寬、更低功耗和更長傳輸距離日益增長的需求，並將支援未來 CPU/GPU 叢集連接和新型計算架構的可擴展性。

英特爾硅光整合解決方案團隊產品管理與戰略高級總監Thomas Liljeberg表示：“伺服器之間的資料傳輸正在不斷增加，當今的資料中心基礎設施難堪重負。目前的解決方案正在迅速接近電氣I/O性能的實際極限。然而，借助英特爾的這項突破性進展，客戶能夠將硅光共封互連方案無縫整合到下一代計算系統中。英特爾的OCI小晶片大大提高了頻寬、降低了功耗並延長了傳輸距離，有助於加速機器學習工作負載，進而推動高性能AI基礎設施創新。”

據悉，作為硅光子學領域的市場領導者，英特爾OCI產品最初來自於英特爾實驗室超過25年的內部研究成果，該實驗室開創了整合光子學。

因此，英特爾是全球第一家開發並向主要雲服務提供商批次交付具有業界領先可靠性的硅光子連接產品的公司。

實際上，基於 AI 應用在全球範圍內的部署日益廣泛，AI 大語言模型 (LLM) 和生成式 AI 的最新發展正在加速這一趨勢。而更大、更高效的機器學習模型，以及未來的 AI 計算平台，需要面向AI實現擴展，因而需要指數級提升的I/O頻寬和更長的傳輸距離，以支援更大規模的處理器（CPU、GPU和IPU）叢集，和資源利用更高效的架構，如xPU解聚和記憶體池化（memory pooling）。

而電氣I/O（即銅跡線連接）頻寬密度高且功耗低，但傳輸距離短至不超一米。資料中心和早期AI叢集中使用的可插拔光收發器模組可以延長傳輸距離，但就AI工作負載的擴展需求而言，其成本和功耗不可持續。xPU光伏共封I/O解決方案 可以在提高能效比、降低延遲和延長傳輸距離的同時，支援更高的頻寬，從而滿足AI和機器學習基礎設施的擴展需求。

打個比方，在CPU和GPU中，用光學I/O取代電氣I/O進行資料傳輸，就好比從使用馬車（容量和距離有限）到使用小汽車和卡車來配送貨物（數量更大、距離更遠）。英特爾的OCI小晶片等光學 I/O 解決方案，在性能和能耗方面實現了這一水平的提升，從而有助於AI的擴展。

相對於其他硅光子技術，英特爾的主要差異化優勢在於，其直接整合技術，結合晶圓上雷射器混合整合技術，可提高良率並降低成本。這一獨特的方法使英特爾能夠在實現卓越性能的同時保持高能效比。

自2016年至今，英特爾已出貨超過800萬個硅光子積體電路，包含多達3200萬個片上整合雷射器，時基故障率（FIT，廣泛使用的測量可靠性的方法）小於0.1，嵌入主要超大規模雲服務提供商部署的可插拔收發器模組中。

如今，在完全整合的OCI小晶片中，英特爾利用了已實際驗證的硅光子技術，整合片上雷射器的硅光子積體電路（PIC）、光放大器和電子積體電路。

此次2024年光纖通訊大會上，英特爾展示了與自家CPU封裝在一起的OCI小晶片，但它也能與下一代CPU、GPU、IPU等SOC（系統級晶片）整合。這一完全整合的OCI小晶片的雙向資料傳輸速度達4Tbps，並相容第五代PCIe儲存。同時，英特爾還展示了發射器的光譜，包括單一光纖上200GHz間隔的八個波長，以及32Gbps發射器眼圖（eye diagram），表明訊號質量很強。

英特爾稱，OCI目前單向支援64個32Gbps 通道，傳輸距離達100米（由於傳輸延遲，實際應用中距離可能僅限幾十米）。它採用8對光纖，每根8波長密集波分復用（DWDM）。這種共封裝解決方案也非常節能，功耗僅為每位元5皮焦耳（pJ），而可插拔光收發器模組的功耗大約為每位元15皮焦耳 (pJ)，實現了超高的能效，從而有助於解決AI應用的高能耗問題，提高可持續性。

不僅如此，這些硅光子積體電路被封裝在可插拔收發器模組中，部署於超大規模雲服務提供商的大型資料中心網路中，用於傳輸速率需求高達100、200和400 Gbps的應用。面向傳輸速率需求達800 Gbps和1.6 Tbps的新興應用，速度達200G/通道的硅光子積體電路正在開發中。

下一步，英特爾稱，對於這款OCI的未來發展有兩個方向：不斷在製造技術上最佳化；與客戶共建新的解決方案。

• 利用IDM 2.0這種模式的晶片工廠，英特爾還正在探索新的硅光子製造工藝節點，該節點具有先進的器件性能、更高的密度、更好的耦合性，並能大幅提高經濟性。英特爾將繼續在片上雷射器和性能、成本（晶片面積減少 40% 以上）和功耗（減少 15% 以上）等方面取得進步。
• 英特爾研發的OCI目前尚處於技術原型（prototype）階段。英特爾正在與與客戶合作，將OCI與他們的SoC一起封裝，作為光學I/O解決方案。

英特爾強調，首款OCI小晶片將推動高速資料傳輸技術的進步。隨著AI基礎設施的不斷髮展，英特爾將繼續推動前沿技術創新，探索面向未來的連接技術。 (鈦媒體AGI)