מאת: יוחאי שויגר

חברת ניו-פוטוניקס (NewPhotonics) מפתח תקווה חשפה היום (ג') את שבב שידור התקשורת האופטית החדש, NPC50503 NPO, המגיע למהירות העברת נתונים של 1.6 טרה-ביט לשנייה (1.6Tbps). הרכיב מופיע במארז Flip-Chip BGA בעל צריכת הספק נמוכה ומספק קצב העברת נתונים של 224Gbps לערוץ, בתאימות לתקן PAM4 ‏802.3dj. הוא מיועד להשתלב בארכיטקטורת Near-Packaged Optics (NPO) הנדרשת היום במרכזי ה-AI הגדולים.

המוצר כולל לייזר מובנה, יחידת עיבוד אותות אופטית וממשק חיבורים מהיר מאוד. החברה מסרה שהוא מאפשר להפחית אובדן אות, לצמצם צריכת כוח ולאפשר קישוריות אופטית קרוב יותר למעבדים ולמאיצים בתוך השרתים עצמם. מדובר בהכרזה שמייצגת התפתחות באסטרטגיית המוצרים של החברה: עד כה הפתרונות של ניו-פוטוניקס יועדו בעיקר לשיפור ולשדרוג מודולי תקשורת אופטיים קיימים. החברה סיפקה שבבים מסוג Transmitter-on-Chip (TOC), שמחליפים את מנגנון השידור הפנימי של המודול ומאפשרים קצבי תקשורת של עד 1.6 טרה־ביט לשנייה, לצד יעילות אנרגטית טובה יותר. כך יכלו יצרני המודולים לשפר משמעותית את הביצועים בלי לשנות את הארכיטקטורה הבסיסית של ציוד הרשת.

עוד כמה סנטימטרים אל ליבת העיבוד

השבב החדש מייצג מעבר אל פתרון מלא יותר המצוי בליבת המערכות עתירות AI. זהו רכיב NPO המיועד להתקנה בתוך המארז, קרוב למעבד, ל-GPU או לרכיב ה-ASIC. זהו שינוי טכני משמעותי: במקום להעביר אות חשמלי מהמעבד למודול פוטוני דרך חיבורי נחושת (המגבילים את קצב העברת הנתונים והיעילות האנרגטית), האופטיקה מתקרבת אל נקודת החישוב עצמה. הדבר מפחית אובדן אות ומאפשר קצבי תקשורת גבוהים במיוחד עם פחות צריכת כוח.

חשוב להבין איך הדברים עובדים היום בשטח. במוצרים מסורתיים, האופטיקה נמצאת בתוך מודולים נשלפים, שהן יחידות המתחברות בקדמת השרת או המתג ומשמשות להמרת אותות חשמליים לאופטיים ולהיפך. בין שבב החישוב למודול עובר האות לאורך עשרות סנטימטרים של חיבורי נחושת על-גבי הלוח. כאשר מדובר במהירויות של יותר מ-100Gbps לכל ערוץ, כל סנטימטר כזה מחליש את האות, מגדיל את צריכת ההספק ומגביל את מהירות העברת הנתונים.

ארכיטקטורת NPO מצמצמת את המרחק הזה לעיתים לסנטימטרים בודדים באמצעות שילוב רכיבי האופטיקה על הלוח ליד רכיב החישוב עצמו. הקיצור של מסלול האות החשמלי מאפשר להעביר נתונים בקצב וביעילות גבוהים יותר. הסיבים האופטיים הופכים לחלק בלתי נפרד מהמערכת.

שכלול המארג האופטי

מרכזי נתונים, במיוחד אלה המיועדים להרצת מודלי בינה מלאכותית כבדים, דורשים העברת נתונים עצומה בין יחידות חישוב, וזאת תוך שמירה על צריכת כוח נמוכה ויעילות גבוהה. המגמה הכללית בשוק היא מעבר מפתרונות המבוססים על חיבורי נחושת ומודולי תקשורת נפרדים לכיוון של אופטיקה המשולבת ישירות בתוך המערכת עצמה. שלב האינטגרציה הבא הוא Co-Packaged Optics (CPO): האופטיקה והלוגיקה משולבות באותו מארז חומרה ברמת שבב ה-ASIC.

כיום זהו עדיין יעד שאליו התעשייה שואפת להגיע. הוא מציב אתגרים כבדים של ייצור, עלויות ותחזוקה, שכן כל תקלה ברכיב אופטי עלולה להשבית מארז שלם. הפתרון ה-NPO של NewPhotonics הוא צעד ביניים הכרחי בדרך להשגת CPO: שבב תקשורת אופטית המשתלב במארז המחשב עצמו ואינו מהווה מודול חיצוני. הוא מצמצם את התלות במודולים נשלפים, משפר את היעילות האנרגטית, ועדיין שומר על גמישות תכנונית ותפעולית.