Компании Point2 Technology и AttoTude разрабатывают ARC-кабели, которые могут составить конкуренцию оптоволоконным и электрическим соединениям. По данным IEEE Spectrum, это решение способно повысить пропускную способность, увеличить плотность размещения ускорителей и снизить затраты на создание дата-центров для искусственного интеллекта.
Внутри стоек для ИИ-оборудования узлы обычно соединяются с помощью сравнительно коротких медных кабелей, а для сетей внутри и между дата-центрами традиционно применяется оптоволокно. Стремление нарастить скорость обмена данными между ускорителями часто упирается в физические ограничения меди. Чтобы достичь терабитных скоростей, медные соединения вынужденно становятся толще и короче. Учитывая планы NVIDIA увеличить максимальное количество чипов в вычислительной системе с 72 до 576 к 2027 году, использование меди превратится в серьёзную проблему.
Медь остаётся экономически эффективной на коротких расстояниях. Однако на высоких частотах современных чипов, из-за скин-эффекта, сигнал распространяется в основном по поверхности проводника. Для компенсации этого эффекта приходится либо наращивать число проводников, либо покрывать их, например, серебром, либо просто увеличивать сечение. Всё это препятствует созданию компактных и доступных систем. Всё чаще применяются активные электрические кабели (AEC), оснащённые ретаймерами, которые усиливают и восстанавливают сигнал. К примеру, 800G-кабели от Credo, получившие распространение у гиперскейлеров и других компаний, могут достигать длины 7 метров и весить около 800 граммов.
Задача со звёздочкой: вычислить массу кабелей Credo (фиолетового цвета) / Источник изображения: X/@elonmusk
Однако в перспективе даже AEC достигнут предела, обусловленного фундаментальными физическими законами. В качестве временной альтернативы компании Point2 Technology и AttoTude предлагают экономичное и устойчивое решение, сочетающее доступность меди с поддержкой компактных протяжённых кабелей, необходимых для искусственного интеллекта следующего поколения. В 2025 году Point2 планировала запустить выпуск чипов для кабелей с суммарной пропускной способностью 1,6 Тбит/с, состоящих из восьми тонких полимерных волноводов, каждый из которых способен передавать данные на скорости 448 Гбит/с в частотных диапазонах 90 и 225 ГГц. Подход AttoTude схож по сути, но задействует терагерцовые частоты.
Обе фирмы заявляют, что их разработки превосходят медь по дальности передачи — сигнал стабильно проходит 10–20 метров без существенных потерь, что вполне достаточно для соединения серверных стоек будущего. По утверждению Point2, их технология потребляет в три раза меньше энергии, обходится втрое дешевле и обеспечивает задержки на три порядка ниже по сравнению с оптическими интерконнектами. Как отмечают сторонники метода, высокая надёжность и простота изготовления волноводов, сопоставимая с производством оптоволокна, позволяет ей не только заместить оптические соединения между ускорителями, но и частично вытеснить медь с печатных плат.
Источник изображения: AttoTude
Основатель AttoTude Дэйв Уэлч (Dave Welch), ранее участвовавший в создании Infinera, многие годы работал с фотонными системами и глубоко понимает их преимущества и недостатки. В частности, согласно данным NVIDIA, на оптические компоненты уже приходится около 10 % энергопотребления дата-центров для ИИ. Фотонные системы в целом весьма чувствительны к температурным колебаниям, требуют микрометровой точности изготовления и не отличаются высокой надёжностью. Всё это побудило Уэлча обратиться не к оптическому, а к радиодиапазону от 300 ГГц до 3 ТГц. Решение AttoTude использует волноводы толщиной около 200 мкм с диэлектрическим сердечником, демонстрируя затухание порядка 0,3 дБ/м, что в несколько раз ниже, чем у медного кабеля стандарта 224G.
У AttoTude уже готовы все ключевые компоненты, включая интерфейс для подключения к ускорителям, терагерцовый генератор, мультиплексор, антенны и сами волноводы. Основная текущая задача — интегрировать всё в компактный модуль, который можно будет так же легко подключать к ускорителям, как и существующие решения. Компания уже продемонстрировала передачу данных на скорости 224 Гбит/с на частоте 970 ГГц на дистанции 4 метра.
Изображение предоставлено: Point2 Technologies через IEEE Spectrum
Компания Point2, основанная девять лет назад специалистами с опытом работы в Marvell, NVIDIA и Samsung, привлекла финансирование в размере 55 миллионов долларов, преимущественно от Molex — производителя кабелей и разъёмов. Molex уже подтвердила возможность выпуска кабелей Point2 на существующих производственных мощностях, а к сотрудничеству со стартапом также присоединилась Foxconn Interconnect Technology. Эта поддержка может сыграть ключевую роль в привлечении крупнейших клиентов — гиперскейлеров.
На обоих концах кабеля Point2 e-Tube размещены генератор, антенны и микросхема для преобразования цифровых данных в радиосигналы. Волновод представляет собой диэлектрический сердечник с металлическим покрытием. Для достижения пропускной способности 1,6 Тбит/с используется восемь независимых волноводов, каждый из которых функционирует на своей частоте с уникальными параметрами. Такие кабели заметно тоньше и легче, чем AEC. Как отмечает вице-президент компании Дэвид Куо (David Kuo), важным преимуществом технологии Point2 является возможность производства чипов по экономичному и доступному 28-нанометровому технологическому процессу.
Изображение предоставлено: Point2 Technologies через IEEE Spectrum
Обе компании параллельно работают над интеграцией своих технологий непосредственно в вычислительные чипы. Интегрированная фотоника (CPO) уже применяется в коммутаторах Broadcom и NVIDIA, однако встраивание аналогичных интерфейсов в ускорители и другие микросхемы до сих пор остаётся сложной задачей. NVIDIA и Broadcom, действуя независимо, вынуждены проводить масштабные работы по созданию надёжных систем, совместимых с дорогостоящими ускорителями в едином корпусе.
Одна из основных трудностей — необходимость подключения оптоволокна к волноводу на фотонном чипе с микрометровой точностью. В частности, инфракрасный лазер должен быть точно выровнен относительно сердцевины волокна, диаметр которой составляет всего 10 микрометров. Для сравнения, миллиметровые и терагерцовые сигналы имеют гораздо большую длину волны, поэтому при подключении радиоволновода столь высокая точность не требуется.
Оригинал материала: