英特尔展示首款与其 CPU 共同封装的全集成光学计算互连芯粒

近日，在 2024 年光纤通信大会 (OFC) 上，英特尔集成光子解决方案 (IPS) 集团展示了业界最先进、首款全集成光计算互连 (Optical Compute Interconnect，OCI) 芯片，该芯片与英特尔 CPU 共同封装并运行实时数据。

英特尔的 OCI 芯片通过在数据中心和高性能计算 (HPC) 应用的新兴 AI 基础设施中实现共封装光学输入/输出 (I/O)，代表了高带宽互连的一次飞跃。它满足了AI基础设施对更高带宽、更低功耗和更长传输距离的需求，同时支持未来CPU/GPU集群连接和新型计算架构的可扩展性，包括一致的内存扩展和资源分解。

▲ OCI 芯粒与铅笔尾橡皮的大小对比

▲ 集成到一个 IHS 下的 OCI 芯粒与原型 CPU

换句话说，芯粒和原型 CPU 的连接已从 PCB 级别转移到封装级别，未来 OCI 芯粒也可同 GPU、IPU 等其他 xPU 和 SoC 实现集成。

英特尔的全集成光学计算互连方案旨在应对未来 AI 计算平台对 I / O 带宽指数级增长的需求：

• 现有的电气 I / O 连接可实现高带宽和低功耗，但覆盖范围仅有 1m 乃至更短，难以大规模扩展 AI 基础设施；
• 而可插拔光收发器模块能实现互连可延长传输距离，但又面临高成本高功耗的问题。
• 与 xPU 处理器共同封装的光学互联方案可在支持更高带宽和更长传输距离的同时，提高能效、降低延迟，满足大规模 AI 算力集群的要求。

这款业界最先进的 OCI 芯粒由带有片上 DWDM（密集波分复用）激光器的硅光子集成电路 (PIC)、SOA（半导体光放大器）和包含光学 I / O 系统电子设备部分的电子集成电路（EIC) 组成。

换句话说，OCI 小芯片无需外部的激光源或光放大器。

▲ 结构示意，OCI 芯粒与 XPU 在单一封装内直接连接

英特尔展示的共封装 OCI 芯粒利用 8 对光纤，每对光纤携带 8 个 DWDM 波长，合计 64 条通道，而每条通道可实现双向 32Gbps 传输速率，带宽共计 4Tbps，覆盖范围达 100m。

此外，该芯粒采用 PCIe 5.0 传输接口同 CPU 通信。

这一共封装光学 I / O 方案的整体传输功耗仅有 5 pJ / bit，是可插拔光收发器模块方案的约 1/3，有助于减少 AI 数据中心对电力供应的压力。

英特尔研发的 OCI 芯粒目前尚处于技术原型。英特尔正在与客户合作，开发共封 OCI 和客户 SoC，作为光学 I / O 的解决方案。

英特尔未来将持续推进 OCI 光互连技术的演进，目标在 2035 年前通过提升波长、提升传输带宽和增加光纤数量的方式实现 64Tbps 的互联带宽。

▲ OCI 技术路线图