Intel, İlk Tam Entegre Optik I/O Chiplet’i Tanıttı

Intel’in optik bilgi işlem bağlantı chiplet’inin, yapay zekâ altyapısı için yüksek hızlı veri işlemede devrim yaratması bekleniyor.

Intel’in lider optik bilgi işlem bağlantı chiplet’i; yüksek bant genişliği, düşük güç ve daha uzun erişim ihtiyaçlarına cevap vererek geleceğin yapay zekâ ölçeklenebilirliğini ve yepyeni bilgi işlem mimarilerini mümkün kılıyor.

Getirdiği Yenilikler: Intel Corporation, verilerin yüksek hızda iletimi için entegre fotonik teknolojisinde devrim yaratacak bir dönüm noktasına daha imzasını attı. Intel’in Entegre Fotonik Çözümler (IPS) Grubu, Intel CPU ile birlikte paketlenmiş ve canlı veri çalıştıran, endüstrinin en gelişmiş ve ilk tam entegre optik bilgi işlem bağlantı (OCI) chiplet’ini, Optical Fiber Communication Conference 2024 (Optik Fiber İletişim Konferansı – OFC) etkinliğinde görücüye çıkardı. Intel’in OCI chiplet’i, veri merkezleri ve yüksek performanslı bilişim (HPC) uygulamaları için, gelişmekte olan yapay zekâ altyapısında, birlikte paketlenmiş optik giriş/çıkış (I/O) sağlayarak yüksek bant genişliğine sahip bağlantıda ileriye doğru muazzam bir adımı temsil ediyor.

“Verilerin sunucudan sunucuya sürekli artan hareketi, günümüzün veri merkezi altyapısının yeteneklerini zorlarken, mevcut çözümler ise elektrikli I/O performansının pratik sınırlarına hızla yaklaşıyor. Bununla birlikte, Intel’in çığır açıcı atılımı sayesinde, müşteriler birlikte paketlenmiş silikon fotonik bağlantı çözümlerini sonraki nesil bilişim sistemlerine sorunsuz bir şekilde entegre etme olanağına kavuşuyor. Bant genişliğinde büyük bir artış yaratan, güç tüketimini azaltan ve erişimi artıran OCI chiplet’imiz, yüksek performanslı yapay zekâ altyapısında devrim yaratmayı vaat eden makine öğrenmesi iş yükü hızlandırmasını mümkün kılıyor.”

–Thomas Liljeberg, kıdemli direktör, Ürün Yönetimi ve Stratejisi, Entegre Fotonoik Çözümleri (IPS) Grubu

Yaptıkları: Bu ilk OCI chiplet’i, 100 metreye kadar fiber optik üzerinde her yönde, saniyede 32 gigabit (Gbps) 64 kanal veri iletimini destekleyecek şekilde tasarlandı. Chiplet’lerin yapay zekâ altyapısının daha yüksek bant genişliği, daha düşük güç tüketimi ve daha uzun erişim yönündeki artan taleplerini karşılaması bekleniyor. CPU/GPU küme bağlantısının gelecekteki ölçeklenebilirliğini ve uyumlu bellek genişletme ve kaynak ayrıştırma da dahil olmak üzere yeni bilişim mimarilerini mümkün kılıyorlar.

Neden Önemli: Yapay zekâ tabanlı uygulamalar, küresel olarak giderek daha fazla kullanılıyor ve büyük dil modelleri (LLM) ve üretken yapay zekâ alanındaki yakın zamanda yaşanan gelişmeler de bu trende hız kazandırıyor. Daha büyük ve daha verimli makine öğrenmesi (ML) modelleri, yapay zekâ hızlandırma iş yüklerinin yeni ortaya çıkan gereksinimlerini karşılamada kilit bir rol oynayacak. Yapay zekâ için gelecekteki bilgi işlem platformlarını ölçeklendirme ihtiyacı, daha büyük işlem birimi (CPU/GPU/IPU) kümelerini ve xPU ayrıştırma ve bellek havuzlama gibi daha verimli kaynak kullanımı sunan mimarileri desteklemek için I/O bant genişliğinde ve daha uzun erişimde yüksek bir hızla gelişmelere neden oluyor.

Elektrikli I/O (yani bakır hat bağlantısı), yüksek bant genişliği yoğunluğunu ve düşük gücü desteklemekle birlikte, en fazla bir metre erişim sunuyor. Veri merkezlerinde ve erken yapay zekâ kümelerinde kullanılan takılabilir optik alıcı-verici modülleri, erişimi artırabilir. Ne var ki, yapay zekâ iş yüklerinin ölçeklendirme gereksinimleri nedeniyle bu, sürdürülebilir olmayan maliyet ve güç seviyelerinde yapılır. Birlikte paketlenmiş bir xPU optik I/O çözümü; gelişmiş güç verimliliği, düşük gecikme süresi ve daha uzun erişim ile daha yüksek bant genişliklerini destekleyebilir. Yapay zekâ/makine öğrenmesi altyapısı ölçeklendirmesi için gerekli olan, tam da budur.

Bunu bir benzetmeyle açıklayalım: Veri aktarımı için CPU’larda ve GPU’larda elektrikli I/O’nun yerine optik I/O’yu kullanmak; malları, kapasitesi ve menzili sınırlı olan at arabalarıyla dağıtmaktan, çok daha büyük miktarlarda malı çok daha uzun mesafelere taşıyabilen arabaları ve kamyonları kullanmaya geçmeye benzer. Intel’in OCI chiplet’i gibi optik I/O çözümleri, yapay zekâ ölçeklendirmesine işte bu kadar yüksek bir seviyede gelişmiş performans ve enerji maliyeti düşüşü kazandırıyor.

Çalışma Biçimi: Intel’in kendini sahada kanıtlamış silikon fotonik teknolojisinden yararlanan tam Entegre OCI chiplet’i, çip üzerinde lazerler ve optik amplifikatörler içeren bir silikon fotonik entegre devreyi (PIC) elektrikli bir IC’ye entegre ediyor. OFC etkinliğinde tanıtılan OCI chiplet’i, bir Intel CPU ile birlikte paketlenmekle birlikte, sonraki nesil CPU’lar, GPU’lar, IPU’lar ve diğer çip üzerinde sistemlere (SoC’ler) de entegre edilebilir.

Bu ilk OCI uygulaması, çevre birimi bileşen ara bağlantısı (peripheral component interconnect express – PCIe) Gen5 ile uyumlu olarak, saniyede 4 terabite (Tbps) kadar çift yönlü veri aktarımını destekliyor. Canlı optik bağlantı gösterimi, tek modlu fiber (SMF) bağlantı kablosu üzerinden iki CPU platformu arasında bir verici (Tx) ve alıcı (Rx) bağlantısını sergiliyor. CPU’ların optik Bit Hata Oranını (BER) oluşturup ölçtüğü tanıtım sırasında, güçlü sinyal kalitesini gözler önüne seren 32 Gbps Tx göz diyagramı ile birlikte tek bir fiber üzerinde 200 gigahertz (GHz) aralığında 8 dalga boyuna sahip Tx optik spektrumu sergilendi.

Mevcut chiplet, her biri sekiz yoğun dalga boyu bölmeli çoğullama (dense wavelength division multiplexing – DWDM) dalga boyu taşıyan sekiz fiber çifti kullanarak, her yönde 100 metreye kadar 64 kanal 32 Gbps veriyi destekliyor. Bununla birlikte, pratik uygulamalarda uçuş gecikme süresi (time-of-flight latency) nedeniyle, 100 metreye varan mesafelere ulaşılamayabilir ve mesafe, on metrelerle sınırlı olabilir. Birlikte paketlenen ve aynı zamanda enerji açısından da oldukça verimli olan bu çözüm, bit başına yalnızca 5 piko-Joule (pJ) tüketiyor. Takılabilir optik alıcı-verici modüllerinin yaklaşık 15 pJ/bit güç tükettiğini dikkate aldığımızda bunun son derece verimli bir çözüm olduğu açık. Bu düzeydeki hiper-verimlilik, veri merkezleri ve yüksek performanslı bilişim ortamları için kritik bir önem taşıyor. Bunun yanı sıra, yapay zekânın sürdürülebilir olmayan güç gereksinimlerini karşılamaya da yardımcı olabilir.

Intel’in Silikon Fotonik Alanındaki Liderliği: Silikon fotonik alanında pazar lideri olan Intel, entegre fotoniğe öncülük eden Intel Labs’ın, geçmişi 25 yıldan uzun süre öncesine dayanan şirket içi araştırmalarından yararlanıyor. Intel, önemli bulut hizmeti sağlayıcılarına, yüksek hacimlerde endüstri lideri güvenilirliğe sahip silikon fotonik tabanlı bağlantı ürünleri geliştiren ve sağlayan ilk şirkettir.

Intel’in en önemli farklılığı, daha yüksek güvenilirlik ve daha düşük maliyet sağlayan hibrit plakada lazer (laser-on-wafer) teknolojisinden ve doğrudan entegrasyondan yararlanan benzersiz entegrasyondur. Eşi benzeri görülmemiş bu yaklaşım, Intel’in verimliliği muhafaza ederken üstün performans sunmasını sağlıyor. Intel’in sağlam ve yüksek hacimli platformu, 32 milyondan fazla entegre çip üstü lazere sahip 8 milyonu aşkın PIC’yi kullanıcılara sunuyor. Bu entegre çip üstü lazerlerin hata oranı; arıza oranlarını ve kaç arızanın meydana geldiğini gösteren ve yaygın olarak kullanılan bir güvenilirlik ölçütü olan zaman içinde lazer hatası değeri (laser failures-in-time – FIT) cinsinden 0,1’den daha düşüktür.

Bu PIC’ler, 100, 200 ve 400 Gbp’lık uygulamalar için önemli hiper ölçekli bulut hizmeti sağlayıcılarındaki büyük veri merkezi ağlarında kullanılan, takılabilir alıcı-verici modüllerinde paketlendi. 800 Gbp ve 1,6 Tbp’lık uygulamaları destekleyecek sonraki nesil, 200G/lane PIC’ler ise geliştirilme aşamasında.

Bunların yanı sıra Intel; son teknoloji ürünü (SOA) cihaz performansı, daha yüksek yoğunluk, daha iyi bağlaşım (coupling) ve büyük ölçüde iyileştirilmiş ekonomi ile yeni bir silikon fotonik işlem düğümü uyguluyor. Intel; çip üzerinde lazer ve SOA performansı, maliyet (kalıp alanında %40’tan fazla düşüş) ve güç (%15’ten fazla düşüş) açısından ilerlemeler kaydetmeyi sürdürüyor.

Sırada Ne Var: Aslına bakılırsa Intel’in mevcut OCI chiplet’i, bir prototip. Intel, OCI’yi optik I/O çözümü olarak SOC’leriyle birlikte paketlemek amacıyla, belirli müşterilerle birlikte çeşitli çalışmalar yürütüyor.

Intel’in OCI chiplet’i, yüksek hızlı veri iletiminde ileriye doğru büyük bir atılımı temsil ediyor. İnovasyonu teşvik eden ve bağlantının geleceğini şekillendiren Intel, sürekli değişen ve gelişen yapay zekâ altyapısı ortamının ön saflarındaki yerini muhafaza ediyor.