英特爾用“光”，突破了大模型時代棘手的算力難題——
推出業界首款全集成OCI（光學計算互連）芯片。
△圖源：英特爾
要知道，在AI大模型遵循Scaling Law發展的當下，為了取得更好的效果，要么模型規模、要么數據規模，都在往更大的趨勢發展。
這就會導致AI大模型在算力層面上，對整個計算、存儲，包括中間I/O通信等提出更高的要求。
而英特爾此次的突破口，正是I/O通信：
在CPU和GPU中，用光學I/O取代電氣I/O進行數據傳輸。
有什么用？
一言蔽之，數據傳輸距離遠多了，量大了，功耗低了——更適合AI大模型的“體質”了。
△圖源：英特爾
那么英特爾為什么要用到“光”？具體又是如何實現的？
用上了“光”，從馬車變卡車
傳統采用電氣I/O的方式（銅線連接）固然有它的優勢，例如支持高帶寬密度和低功耗，但致命的問題就是傳輸距離比較短（不到1米）。
這要放在一個機架里倒也是沒有問題，但AI大模型在算力上往往標配都是服務器集群這個量級。
不僅占地面積大，還跨N多個機架，線都是需要幾十米甚至上百米的長度，功耗那是相當的高；它會吃掉所有供給機架的電源，以至于沒有足夠的電去做計算和存儲芯片的讀寫操作。
除此之外，存算比方面，也正是因為大模型“大”的特點，由原來讀取一次做上百次計算的比例，到現在直接變成了接近1:1。
△圖源：英特爾
這就需要一種新的辦法，可以在提高算力和存儲密度的同時降低功耗、縮小體積，從而在一個有限的空間里，放進更多的計算和存儲。
而用上了光學I/O，問題便迎刃而解了：
可在長100米的光纖上，單向支持64個32Gbps通道。
一個形象的比喻就是，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）。
不僅如此，即使是在相對較近的距離去完成一些更高密度、更靈活的數據傳輸工作，OCI這種方式則可以類比成摩托車，速度更快且更靈活。
值得一提的是，這種OCI的方法不是停留在理論的那種。
據英特爾介紹，他們已經利用了實際驗證的硅光子技術，集成了包含片上激光器的硅光子集成電路（PIC）、光放大器和電子集成電路。
并且在此前也展示了與自家CPU封裝在一起的OCI芯粒，還能與下一代CPU、GPU、IPU等SOC（系統級芯片）集成。
還沒完，英特爾也已經出貨了超過800萬個硅光子集成電路，其中超過3200萬個現已投入使用的激光器。
△圖源：英特爾
那么接下來的一個問題是：
英特爾的OCI是如何“煉”成的？
英特爾研究院副總裁、英特爾中國研究院院長宋繼強的交流過程中，他對這個問題做了深入的剖析和解讀。
△英特爾研究院副總裁、英特爾中國研究院院長，宋繼強
硅光子技術集合了20世紀兩項重要的發明：硅集成電路和半導體激光。
與傳統電子產品相比，它支持在較遠的距離內更快的數據傳輸速度，同時利用英特爾高容量硅產品制造的效率。
英特爾這一次發布的硅光集成技術，OCI芯粒達到了光電共封裝的層面。
這個光電共封裝是把一個硅光子集成電路（PIC），和一個電子集成電路（EIC），放在一個基板上組成了一個OCI芯粒，作為一個集成性連接的部件。
這就意味著xPU，包括CPU，未來的GPU都可以和OCI芯片封裝在一起。
OCI芯粒就是把數據中心CPU出來的所有的電氣I/O信號轉成了光，通過光纖，在兩個數據中心的節點或者是系統里面去互相傳輸。
目前的雙向數據傳輸速度達到了4Tbps，它在上層的傳輸協議兼容到PCIe 5.0，單向支持64個32Gbps通道，這在目前的數據中心當中是足夠用的：
它采用8對光纖，功耗僅為每比特5皮焦耳（pJ），即10-12焦耳，這個數據比可插拔光收發器模塊的功耗降了3倍（后者是每比特15皮焦耳）。
△圖源：英特爾
在一個光傳輸的通道里，它實際上有8個不同的波段，每個波段的頻率間隔是200GHz，一共占用了1.6THz光譜的間距用來傳輸。
光從可見光到不可見光，實際上它的頻譜寬度是很寬的，從THz開始就算是接近光通訊了。
那么OCI芯粒未來會用在哪些領域呢？
對此，宋繼強表示：
一個是可以用它來實現通信，還可以把它跟CPU、GPU這些計算芯片封裝在一起，計算加通信非常緊密地封裝在一起。
我們通過硅光集成和先進封裝技術，先進封裝英特爾也有非常多不同的技術，就可以實現更高密度的I/O芯粒，然后再和其它的xPU結合，未來基于芯粒，形成很多不同種類的計算加互連的芯片種類，會有非常好的應用前景。
就OCI I/O接口芯粒的性能演進路線圖來看，它目前可以達到32Tbps傳輸速度的技術方案，主要靠迭代式的穩步提升三個方面的指標，分別是：
-一根光纖里有8段穩定的波段
-每一個波段的光數據傳輸率為32Gbps
-可同時拉8對光纖且互不影響
這三個指標乘起來，就是目前單向上有2Tbps的數據傳輸速度，雙向即是4Tbps。未來可以繼續向上演進，逐步提升帶寬能力。
△圖源：英特爾
后，英特爾在硅光集成技術的差異化方面，宋繼強也做出了解釋：
主要是我們把高頻率的激光發射器做在了晶圓上，又把硅的光放大器也集成上去，這是兩個比較核心的技術，都是在晶圓級去制造出來的。
接下來，我們可以量產這樣的高集成度激光器，因為這種在片上的激光器的好處是用普通的光纖就可以去傳輸了。
并且在穩定性方面，幾乎是100億小時才有可能發生一次錯誤。
那么你覺得英特爾pick的“光”如何呢？歡迎在評論區留言討論。
參考鏈接：
[1]https://mp.weixin.qq.com/s/ozx_ficqlxjEPKa5AlBdfA
[2]https://community.intel.com/t5/Blogs/Tech-Innovation/Artificial-Intelligence-AI/Intel-Shows-OCI-Optical-I-O-Chiplet-Co-packaged-with-CPU-at/post/1582541
[3]https://www.youtube.com/watch?v=Fml3yuPR2AU
本文鏈接：http://www.bbbearmall.com/news-131078.htmlCPU、GPU的互連從1米飆至100米 英特爾：你相信光嗎？
