AI领域又一重大突破？英特尔今日宣布在集成光子技术方面取得了重大里程碑，推出了首款全集成光学计算互连 (OCI) 芯片，能显著提高AI基础设施的数据传输速率，并减少延迟和功耗。
美东时间6月26日，在2024年的光纤通信会议（OFC）上，英特尔的集成光子解决方案（IPS）团队展示了业界首款全集成光学计算互连（OCI）芯片。这款先进的芯片与英特尔CPU共同封装，并能够实时运行数据。它支持64个独立通道，每个通道的数据传输速率高达32千兆位/秒 (Gbps)，并能在长达100米的光纤中高效传输数据。
该芯片使用光（而非传统的电信号）来传输数据，这种方式被称为光输入/输出（I/O）。利用光来传输数据可以大幅提高数据传输的速度（带宽）和传输距离，同时还能减少电力消耗，满足了AI和高性能计算 (HPC) 基础设施日益增长的数据传输需求，代表了高带宽数据互连性能的一次飞跃。英特尔称，我们在融合光电科技到高速数据传输方面实现一个革命性的里程碑。
英特尔认为，对硅光子学的需求比以往任何时候都更加迫切，因为日益强大的AI模型的需求正在给现有的数据中心基础设施带来巨大压力。随着AI模型变得越来越强大，它们需要的数据也越来越多，而现有的芯片互连几乎无法满足需求。因此迫切需要硅光子学来支持AI的发展。
对此，英特尔集成光子解决方案集团的高级产品管理和战略总监Thomas Liljeberg指出：
“当前互连技术正迅速抵达电气输入/输出性能的极限。我们的突破性成果为客户提供了将共封装硅光子互连解决方案无缝集成到下一代计算系统的可能。我们的OCI芯片模块通过提升带宽、降低功耗并扩大传输距离，为机器学习工作负载加速提供了动力，这有望彻底改变高性能AI基础设施。”
有网友在社交媒体X上发帖表示：
“这可能是解决生成式人工智能激增导致的带宽瓶颈和能源成本飙升的解决方案。”
新一代光学I/O技术可满足日益增长的AI工作负载需求
随着AI技术的快速发展，像自动驾驶汽车、数据大分析和虚拟助理这样的应用越来越普及。这些高级AI应用需要处理大量的数据，因此对计算机的处理能力和数据传输速度要求极高。这就像你在做大量的数学题，但是计算器处理得很慢，你就希望有更快的计算器来帮你解题一样。
在计算机世界里，数据通常通过一种叫做I/O（输入/输出）的方式来传输。传统的I/O方式类似于用铜线传输电信号，但这种方式传输数据的距离短，类似于马车只能在小镇内运送货物。为了解决这个问题，人们开始使用光来传输数据，这种方式称为光学I/O。光学I/O就像现代的汽车和卡车，它可以快速地在更长的距离上传输更多的数据，而且效率很高，不会浪费太多能源。
英特尔公司开发的一种名为OCI的芯片，就采用了这种光学I/O技术。这种芯片可以让计算机更快地处理和传输数据，这对于那些需要处理和传输大量数据的AI系统非常有用，比如用于科学研究或者金融分析的超级计算机。这就像你拥有了一种超级计算器，能够迅速完成大量复杂计算。
英特尔阐明，尽管现有的电气输入/输出技术能够支持高带宽密度，但仅限于一米或更短的距离。尽管可以通过可插拔的光收发模块来扩展这一距离，但这会导致成本和能耗过高，不利于AI工作负载的持续运行。
此外，这款芯片还可以加强数据中心内部不同计算单元之间的连接，比如CPU（处理器）和GPU（图形处理器）。它还支持一些新的计算架构，比如让多个处理器共享更大的内存资源，以及把存储、计算和内存等资源分开管理，这样可以更灵活地调配资源，提高整体的计算效率。
英特尔在硅光子学领域处于领先地位
凭借超过25年的深厚研究基础，英特尔实验室在集成光子学领域取得了开创性的成就。光子学是利用光（如激光）来传输信息的科学。英特尔在这个领域取得了很大的进展，成为了第一家成功开发并大规模生产用于数据传输的硅光子产品的公司。这些产品因为非常可靠而被全球的大型云服务提供商广泛使用。
英特尔的核心竞争力在于它使用了一种特殊的技术，将激光器直接集成到晶圆上（晶圆是制造芯片的一种材料）。这种技术不仅提高了产品的可靠性，还降低了生产成本。到目前为止，英特尔已经出货超过800万片集成电路芯片，这些芯片上集成了超过3200万个激光器，而且其激光器的故障率极低（故障率小于0.1），几乎不会坏。
这些芯片被用在数据中心的网络中，帮助数据在不同的计算机和设备之间高速传输，目前支持的速度有100Gbps、200Gbps和400Gbps。英特尔还在开发更先进的芯片，可以支持每个通道200Gbps的速度，以便未来可以处理更快速度达到800Gbps和1.6Tbps的数据传输需求。
此外，英特尔引入了全新的硅光子制造工艺，这种新工艺不仅提升了芯片性能，还让芯片的组件更为紧凑，能在更小的芯片上集成更多的功能，这不仅提高了生产效率，同时显著降低了成本。由于英特尔在芯片激光器和SOA性能、成本控制以及能效优化方面不断取得突破，芯片面积减少了超过40%，芯片能耗降低了超过15%，进一步巩固了其在硅光子技术领域的领先地位。
展望未来，尽管OCI芯片模块目前还处于原型阶段，但英特尔已经表示，公司正在与一些精选客户合作，将这一创新技术集成到他们的系统级芯片中，作为光学输入/输出解决方案的一部分。
