광학이 구리 상호 연결을 대체할 것인가? Ayar Labs에 문의했습니다. • The Register에 문의했습니다.

공상 과학 소설에는 컴퓨팅에 대한 환상적인 비전이 가득합니다. 가장 널리 퍼져 있는 생각 중 하나는 언젠가는 컴퓨터가 빛으로 작동할 것이라는 생각입니다. 결국, 빛의 속도보다 빠른 것은 무엇일까요?

그러나 Star Trek의 빛나는 회로 기판은 생각보다 현실에 더 가까울 수 있다고 Ayar Labs CTO Mark Wade가 The Register에 전했습니다. 광섬유 통신은 반세기 동안 사용되어 왔지만 최근에야 보드 수준에서 기술을 적용하기 시작했습니다. 그럼에도 불구하고 Wade는 향후 10년 내에 광 I/O 제품 출하량이 증가함에 따라 광 도파관이 PCB의 구리 트레이스를 대체하기 시작할 것으로 예상합니다.

이러한 전환을 주도하는 것은 대기 시간이나 전력을 희생하지 않고 더 먼 거리에서 더 높은 대역폭을 요구하는 여러 가지 요소와 새로운 기술입니다.

이것이 친숙하게 들린다면, 이것은 1970년대에 Bell과 같은 통신 거대 기업이 수천 마일의 구리 전화 케이블을 광섬유로 교체하게 만든 것과 동일한 과제입니다.

일반적으로 대역폭이 높을수록 지연 시간을 희생하여 도달 범위를 확장하기 위해 증폭기나 중계기의 도움 없이 이동할 수 있는 거리가 짧아집니다. 그리고 이는 통신 네트워크에만 국한된 현상이 아닙니다.

PCIe와 같은 상호 연결 기술에도 동일한 물리 법칙이 적용됩니다. 각 후속 세대에서 유효 대역폭이 두 배로 증가함에 따라 신호가 이동할 수 있는 물리적 거리가 줄어듭니다.

"많은 경우 장거리는 이제 몇 미터 이상으로 정의됩니다"라고 Wade는 말했습니다. "PCIe 대역폭이 점점 더 높아짐에 따라 보드에 리타이머를 설치하지 않고는 더 이상 서버 보드에서 벗어날 수 없습니다"라고 신호를 강화합니다.

"A 지점에서 B 지점까지 대역폭을 얻을 수 있다고 하더라도 문제는 전력량과 대기 시간이 얼마나 되는가입니다."라고 그는 덧붙입니다.

이것이 바로 Ayar Labs가 해결하려는 문제입니다. 실리콘 포토닉스 스타트업인 이 회사는 칩에서 전기 신호를 가져와 고대역폭 광 신호로 변환하는 칩렛을 개발했습니다.

그리고 이 기술은 칩렛 아키텍처를 사용하기 때문에 현재 개발 중인 UCI-express(Universal Chiplet Interconnect Express)와 같은 개방형 표준을 사용하는 다른 칩 제조업체의 컴퓨팅 타일과 함께 패키징되도록 의도되었습니다.

기본 기술을 통해 회사는 Intel 및 Nvidia와 같은 거대 기술 기업으로부터 약 2억 달러를 조달하고 Hewlett Packard Enterprise의 고성능 Slingshot 상호 연결 패브릭에 광학 I/O 기능을 제공하는 것을 포함하여 여러 주요 파트너십을 확보하는 데 도움이 되었습니다.

Wade는 시스템 수준의 광통신이 불가피하다고 굳게 믿고 있지만 가까운 시일 내에 광 상호 연결에 대한 여러 응용 분야가 있다고 지적합니다. 여기에는 고성능 컴퓨팅과 구성 가능 인프라가 포함됩니다.

"우리의 주장은 전기 I/O 문제가 너무 심각해져서 컴퓨팅 애플리케이션이 대역폭을 전환하는 능력으로 인해 제한되기 시작할 것이라는 것입니다."라고 그는 말했습니다. "우리에게는 AI와 머신러닝이 확장됩니다."

이러한 HPC 환경에는 병목 현상을 방지하기 위해 특수한 상호 연결 기술이 필요한 경우가 많습니다. Nvidia의 NVLink가 하나의 예입니다. 최대 4개의 GPU 간 고속 통신이 가능합니다.

Wade는 광학 I/O의 또 다른 기회 영역은 Compute Express Link(CXL)의 최신 사양이 약속하는 일종의 랙 수준 구성 가능 인프라라고 말합니다.

CXL은 CPU, 메모리, 가속기 및 기타 주변 장치를 상호 연결하기 위해 PCIe 기반의 공통 캐시 일관성 인터페이스를 정의합니다.

CXL 1.0 및 CXL 2.0 사양은 다양한 메모리 풀링 및 계층형 메모리 기능의 잠금을 해제할 것을 약속합니다. 그러나 올해 말에 비준될 것으로 예상되는 개방형 표준의 세 번째 반복에서는 이러한 기능을 랙 수준 이상으로 확장할 것입니다.

Wade는 CXL 개발의 이 단계에서 광학의 장점이 전면적으로 드러날 것이라고 말합니다.