Intel 發表了「光學運算互連」OCI 晶片，能以光速傳輸數據，讓距離達傳統銅線的100倍

英特爾在OFC 2024上展示了革命性的光學運算互連（OCI）晶片，將其與CPU封裝在一起，實現了即時數據傳輸。這項突破性的技術有望徹底改變資料中心和高性能運算領域的AI基礎設施。

英特爾IPS團隊高級總監Thomas Liljeberg指出，隨著伺服器間數據傳輸量激增，現有資料中心基礎設施已接近極限。英特爾的OCI晶片透過提升頻寬、降低功耗並增加傳輸距離，為下一代運算系統提供無縫整合的矽光子互連解決方案，加速機器學習工作負載，重塑高性能AI基礎設施。

光纖 I/O 推動AI

這款首創的OCI晶片設計支援每個方向64個通道，每個通道32 Gbps的數據傳輸速率，可在長達100公尺的光纖上運行。這將滿足AI基礎設施對更高頻寬、更低功耗和更長傳輸距離的迫切需求，並為未來CPU/GPU集群連接和新型運算架構的可擴充性奠定基礎。

隨著大型語言模型和生成式AI的發展，AI應用正加速普及。為了應對AI加速工作負載的新需求，更大、更高效的機器學習模型變得至關重要。未來運算平台的擴展需要指數級增長的I/O頻寬和更長的傳輸距離，以支援更大的處理單元集群和更高效的架構，如xPU分解和記憶體池化。

傳統電氣I/O的傳輸距離有限，而可插拔光收發器模組成本和功耗高。英特爾的OCI晶片採用協同封裝的xPU光學I/O解決方案，結合了高頻寬、高功率效率、低延遲和長傳輸距離的優勢，滿足AI/ML基礎設施擴展的需求。

▲ 具有共同封裝 OCI 的概念 Intel CPU

這款全整合OCI晶片利用英特爾久經考驗的矽光子技術，將矽光子整合電路（PIC）與電氣IC整合在一起。PIC包含片上雷射器和光放大器。展示的OCI晶片與英特爾CPU協同封裝，但也可與下一代CPU、GPU、IPU和其他系統級晶片（SoC）整合。

OCI實現支援高達4 Tbps的雙向數據傳輸，相容PCIe Gen5。現場展示了兩個CPU平台之間透過光纖跳線連接的發射器和接收器，CPU生成並測量光學位錯誤率（BER），還展示了單根光纖上8個波長、200 GHz間隔的Tx光譜，以及32 Gbps Tx眼圖，顯示出優異的訊號品質。

▲ Intel 4 Tbps 光運算互連OCI小晶片

當前的晶片雖然支援每個方向64個通道、32 Gbps數據傳輸，最遠可達100公尺，但實際應用可能受限於飛行時間延遲。它使用8對光纖，每對攜帶8個DWDM波長。這種協同封裝解決方案每比特僅消耗5皮焦（pJ），相較可插拔光收發器模組的15 pJ/bit，能效顯著提升，有助於解決AI功耗問題。

英特爾作為矽光子市場的領導者，利用了25多年的內部研究成果，是第一家大規模向主要雲端服務提供商出貨基於矽光子的高可靠性連接產品的公司。英特爾的混合雷射器晶圓技術和直接整合實現了無與倫比的整合度，提高了可靠性並降低了成本。

英特爾目前的OCI晶片仍處於原型階段，正與選定的客戶合作，將OCI與他們的SOC協同封裝，作為光學I/O解決方案。隨著AI基礎設施不斷演進，英特爾將繼續引領創新，塑造連接技術的未來。