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1、從 OEO 到 OOO,全光交換機(jī)適配 AI 算力需求
目前基于 AISC 交換芯片的交換機(jī),可以定義為 Optical to electrical to optical(OEO) packet circuit switches,核心的報(bào)文交換轉(zhuǎn)發(fā)功能由 AISC 芯片完成。OEO交換機(jī)收發(fā)都需要光電轉(zhuǎn)換來(lái)滿足信號(hào)傳輸?shù)囊蟆?strong>An all-optical, or "opticalto optical to optical" (OOO),fiber optic switch 在完成信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的過程中,不對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,通過光交換的形式轉(zhuǎn)發(fā),沒有光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。
HUBER+SUHNER 指出,OOO 全光交換機(jī)并不是要替代 OEO 交換機(jī),而是結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)搭建靈活的、低成本的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò),來(lái)滿足不斷增長(zhǎng)的流量需求。
HUBER+SUHNER 指出 OOO 交換機(jī)同樣在 DCI 互聯(lián)場(chǎng)景有很好的應(yīng)用場(chǎng)景,結(jié)合 SDN 技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控,可以實(shí)現(xiàn)零接觸業(yè)務(wù)倒換和上線,以及已開通業(yè)務(wù)的自動(dòng)保護(hù)。
2、英偉達(dá)高管加盟 Lightmatter 布局全光交換
2024 年 7 月份,英偉達(dá)副總裁 Simona Jankowski 加盟芯片初創(chuàng)公司 Lightmatter 任首席財(cái)務(wù)官。近期 Lightmatter 以 44 億美元的估值,完成 D 輪 4 億美元的融資,其Passage 光互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品對(duì) AI 算力網(wǎng)絡(luò)的重要性得到市場(chǎng)的高度重視。
Passage 是一種利用光子進(jìn)行芯片互連的技術(shù),屬于 I/O 技術(shù)的一種。Lightmatter的技術(shù)利用波導(dǎo)(wave guide)而非光纖在一個(gè)大的芯片間為各個(gè)不同種類的計(jì)算核心互連并傳輸數(shù)據(jù),這提供了極高的并行互連帶寬。
Passage 把光學(xué)器件、波導(dǎo)都集成到芯片本身,可以在單根光纖的空間內(nèi)安裝 40 根波導(dǎo)。它提供的高帶寬 I/O 可以在單個(gè) 3D 封裝中互連高性能 CPU、GPU、FPGA、DRAM和 ASIC。在板卡級(jí)別的互連中,它使用光纖,可以讓更多的計(jì)算節(jié)點(diǎn)高效率的互連在一起。這一整套技術(shù),推動(dòng)芯片內(nèi)和芯片間的 I/O 帶寬在未來(lái)幾年實(shí)現(xiàn)超過 10 倍甚至 100 倍的增長(zhǎng)。Passage 主要的特質(zhì):
1. 完全集成芯片組互連解決方案,具有直接光纖連接,所有部件都在單個(gè)封裝中。
2. 用于靈活切割的統(tǒng)一架構(gòu)(例如 1×1、2×2、2×4)。
3. 高帶寬 I/O 在單個(gè) 3D 包中互連高性能 CPU、GPU、FPGA、DRAM 和 ASIC。
4. 集成光子學(xué)和控制電子技術(shù)提供有效的通道,并提供較高的性能密度。
5. 內(nèi)置可重構(gòu) OCS(光電路交換機(jī))和控制機(jī)制,實(shí)現(xiàn)冗余并提高設(shè)計(jì)的可靠性。
6. WDM 調(diào)制可以在單個(gè)波導(dǎo)或光纖上實(shí)現(xiàn)多λ雙向光發(fā)射和接收,從而可以增加通信帶寬。
3、谷歌在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署
OCS 交換機(jī)Google 的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)一直有三個(gè)核心的理念:軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)、Clos 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、商用交換芯片。其中 CLOS 作為一種非阻塞的多級(jí)交換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),由較小 radix的交換芯片構(gòu)成,可以擴(kuò)展到任意大的網(wǎng)絡(luò),成為算力時(shí)代的主流架構(gòu)。Google 也是最早把 OCS 交換機(jī)規(guī)模引用的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。為了解決不同代際的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施靈活互聯(lián)的問題,在 Jupiter 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中引入了 MEMS 型光開關(guān)(OpticalCircuit Switch,簡(jiǎn)稱 OCS)全光交換機(jī)應(yīng)用。OFC2023 上,谷歌詳細(xì)介紹了其全新內(nèi)部項(xiàng)目 Apollo,直接將 SP 層的 EPS 替換為 OCS,減少了網(wǎng)絡(luò)中光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。
輸入輸出為兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器陣列(fibercollimator array),光纖準(zhǔn)直器包括光纖陣列和微透鏡陣列,輸入輸出均為 136 個(gè)通道。光通過光纖進(jìn)入到 OCS 系統(tǒng)后,先后經(jīng)過兩個(gè) 2D 的 MEMS 陣列。每個(gè) MEMS 陣列含有 136 個(gè)平面鏡,用于精確調(diào)節(jié)光的傳播方向。此外系統(tǒng)中還包含兩個(gè)監(jiān)控通道,監(jiān)控通道使用 850nm 波長(zhǎng)的光。
雖然 Google 的 OCS 有 136 個(gè)通道,但是減少每個(gè)光模塊的通道數(shù)量依然是必要的。Google 用于和 OCS 交換機(jī)對(duì)接的主要是 FR 光模塊,MUX/DEMUX 環(huán)節(jié)使用 Z-block 器件,同時(shí)還增加了一個(gè)環(huán)形器,實(shí)現(xiàn)單芯雙向傳輸。透過這一設(shè)計(jì),在全光交換場(chǎng)景下,大部分光模塊會(huì)考慮使用 Z-block 或者 AWG,以減少對(duì)全光交換機(jī)通道數(shù)量的需求,減少光路控制難度。
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