Yapay zeka (AI) çağında, son hızda ilerleyen bilgi işlem gücü, toplumsal dijital dönüşümü yönlendiren çekirdek motor haline geldi. Chatgpt'in gerçek zamanlı konuşmalarından, otonom sürüşte milisaniye düzeyinde karar alma sürecine kadar AI modellerinin eğitimi ve çıkarımı, veri merkezi iletim verimliliğine benzeri görülmemiş talepler getiriyor. Veriler arası ve veriler arası merkez bağlantısı için "otoyol" olarak, AI bilgi işlem gücünün patlayıcı büyümesini destekleyen kritik bileşenler haline gelmek için perde arkasından optik modüller ortaya çıkmaktadır.
İstatistiklere göre, küresel AI bilgi işlem pazarının 2025 yılına kadar 25,9 milyar dolara ulaşması öngörülüyor ve yıllık büyüme oranı%36'yı aşıyor. 3TB\/s GPU bellek bant genişliği ve 10'dan fazla kümeler için ara bağlantılar, 000 GPU'lar, optik modüller-yüksek hızları, düşük gecikme ve enerji verimliliği-hesaplama gücü ve iletişim yetenekleri arasındaki büyüyen boşluğu doldurmanın anahtarıdır. Bu makale, AI veri merkezlerinde optik modüllerin önemli rolünün, teknolojik evrimlerinin ve gelecekteki zorlukların derinlemesine bir analizini sunmaktadır.
BEN. AI veri merkezlerinin neden optik modüllere ihtiyacı var?
1. "Sinir ağı" bilgi işlem kümelerinin talepleri "
AI eğitimi, büyük parametrelerin dağıtılmış hesaplanmasını içerir. Örneğin, Openai'nin GPT -4 modeli, on binlerce GPU'nun birlikte çalışmasını gerektirir. Optik modüller bu bağlamda iki temel işleve hizmet eder:
Horizontal ara bağlantısı: Yüksek hızlı optik bağlantılar, düğümler arasında verimli veri akışı sağlamak için GPU\/Chip kümelerini bağlar. Örneğin, NVIDIA'nın NVLink teknolojisi, 800g optik modüllerle birleştiğinde, tek pantolon bant genişliğinde üstel artışlar sağlar.
Vertikal ölçeklendirme: Optik modül hızları iki yılda bir iki katına (100g'den 800g ve şimdi 1.6t) iki kez GPU bilgi işlem gücündeki 3x büyümeyle eşleşir, böylece iletişim darboğazlarının eğitim verimliliğini yavaşlatmasını önler.
2. Enerji tüketimini ve maliyetlerini dengelemek
Geleneksel bakır kablolar, 5 metreden fazla 800g hızını desteklemek için mücadele ederek optik çözümlerden 10 kat daha fazla güç tüketiyor. Örneğin, 400g optik modül, elektrik arayüzlerinin gücünü sadece 1\/10 tüketirken, 800g modülleri PAM4 modülasyonu ve silikon fotonik yoluyla enerji kullanımını% 20 azaltır. Bu verimlilik, Meta'nın AI kümeleri gibi aşırı ölçekli veri merkezlerinde uzun vadeli operasyonel maliyetleri kontrol etmek için kritik öneme sahiptir.
3. Mimari esnekliğin etkinleştirilmesi
Dağıtılmış veri merkezlerinin ve kenar hesaplamasının yükselişi elastik ağ mimarileri gerektirir. Optik modüllerin yüksek port yoğunluğu ve uyumluluğu (örn., Sıcak-subsugable QSFP-DD 封装) omurga yaprağı mimarilerine ve kampüs aralaşmalarına sorunsuz bir şekilde uyum sağlar. Örneğin, EOPTolink'in 400G QSFP-DD SR4 modülü, tek portlu bant genişliği kullanımını 1: 4 dallanma ile% 300 oranında artırarak dağıtım karmaşıklığını önemli ölçüde azaltır.
İi. AI veri merkezlerinde optik modüllerin temel uygulamaları
1. AI Eğitimi ve Çıkarım: Veri Tufanından Akıllı Kararlara
Training Faz: GPT -4 Örneğin, eğitim döngüsü başına petabayt veri işler. Optik modüller, 800g\/1.6t kanalları üzerinden gerçek zamanlı parametre senkronizasyonunu sağlar ve model yineleme döngülerini haftalardan günlere indirir.
İnferans fazı: Daha yüksek gerçek zamanlı talepler, otonom sürüş ve yüksek frekanslı ticarette anında yanıtlar sağlamak için nanosaniye düzeyinde gecikme (örn. LPO teknolojisi) gerektirir.
2. Veri Merkezi Bağlantı (DCI): Birleşik bir bilgi işlem ağı dokuma
Çin'in "East Data West Computing" projesi, bölgeler arası kaynak tahsisini yönlendirerek uzun mesafeli iletim talebini artırıyor. G.654. 800g tutarlı optik modüllerle eşleştirilmiş fiber, "Doğu Veri Depolama ve Batı Bilişim" in ülke çapında entegrasyonunu destekleyen 1, 000 km üzerinde tek dalga 200g hızları ile ultra düşük kayıplı bağlantılar elde eder.
3. Edge bilgi işlem ve dağıtılmış mimariler
Optik modüller dağıtılmış kentsel veri merkezlerine genişliyor. Örneğin, Acckelink ve Marvell'in 1.6t O-Band tutarlı lite modülü, şehir düzeyinde bilgi işlem düğümü işbirliği için bir ölçüt ayarlayarak 20 km'lik ara bağlantıyı destekler.
İii. Teknolojik Evrim: 800g ila 1.6t kırma sınırları
1. Hız sıçraması: 800g ticarileştirme ve ufukta 1.6t
800g modüller:
Küresel talebin 2024'te 9 milyon adede ulaşması bekleniyor ve 2025 yılına kadar 18 milyona iki katına çıkıyor. Innolight ve Eoptolink gibi Çinli üreticiler,% 30 daha düşük güç tüketimine sahip kitlesel üretilen 800g silikon fotonik modüllerine sahip.
1.6t Modüller:
2025 yılına kadar hacim üretimi için ayarlanan bu modüller, 3D yonga istifleme ve bellek içinde hesaplama mimarileri için gelecekteki bant genişliği ihtiyaçlarını karşılayacaktır. Nvidia, 2025- çift 2024'ün hacminde 600, 000 1. 6t modülleri tedarik etmeyi planlıyor.
2. İnovasyon Trio: Silikon Fotonik, CPO ve LPO
Silikon Fotonikler: Lazerlerin, modülatörlerin ve dedektörlerin CMOS entegrasyonu, uygun maliyetli kütle üretimini sağlar. Intel's Silikon Fotonik Platformu, 4 kat daha yüksek port yoğunluğuna sahip 1.6t modülü zaten destekliyor.
CPO (ortak paketlenmiş optik) : Optik motorları anahtar yongaları ile entegre etmek elektrik sinyal kaybını azaltır. CPO'nun 2030 yılına kadar dağıtımların% 30'undan fazlasını hesaba katması ve süper bilgisayar için nanosaniye gecikmesi sunması öngörülmektedir.
Lpo (doğrusal tahrikli takılabilir optik) : DSP yongalarının kaldırılması, kısa süreli AI küme ara bağlantıları için ideal olan güç tüketimini%50 oranında azaltır. Acckelink ve Nvidia'nın LPO çözümü doğrulamayı geçti.
3. Malzeme ve süreç atılımları
İnce film lityum niobat modülatörleri, geleneksel indiyum fosfitten daha iyi performans gösterir ve 1.6t+ hızları için daha yüksek modülasyon verimliliği sağlar.
3D yığılmış ambalaj, silikon fotonikte termal ve sinyal parazit sorunlarını ele alır ve güvenilirliği artırır.
İv. Zorluklar ve Gelecek: Bir sonraki sınır
1. Kısa Süreli Engeller: Maliyet ve Mühendislik Bariyerleri
İçi boş çekirdekli fiber ekleme ve silikon fotonik verim iyileştirmeleri gerekmektedir. Bu arada, 1.6t modül maliyetleri 800g'nin iki katı olarak kalır.
Geleneksel fiber aşırı kapasite, üst düzey modül eksikliği ile kontrastlar-Çin'in 2024 fiber çıkışı%20.3 düşerek endüstri polarizasyonunu derinleştirdi.
2. Uzun vadeli eğilimler: Kullanım durumlarının genişletilmesi ve teknoloji yakınsaması
Vehicle Altyapı: LIDAR için (2000Hz ortamlarına dayanan) titreşime dayanıklı 10G modülleri endüstriyel sınıf güvenilirlik yükseltmelerini zorluyor.
Quantum İletişimi: 0 altında bit hata oranları olan tek foton algılama modülleri.% 1'i güvenli askeri ve finansal ağları desteklemektedir.
3. Politika ve sermaye sinerjisi
Çin'in Dijital Çin Geliştirme Planı, optik modülleri temel bir altyapı sektörü olarak tanımlamaktadır. Shanghai'nin "Optics Valley" gibi bölgesel girişimler, vergi teşvikleri ve Ar -Ge sübvansiyonları yoluyla endüstri kümelenmesini hızlandırıyor.
Conclusion: AI Computing Dönemi'nin Optik Modülleri-"Görünmez Şampiyonu"
800g ila 1.6t ve silikon fotoniklerden CPO'ya kadar, optik modüllerin evrimi sadece hız için bir yarış değil, aynı zamanda enerji verimliliği, maliyet ve güvenilirlikte bir devrimdir. AI Computing Arms yarışının ortasında, optik modüller "destekleyici bileşenlerden" "stratejik varlıklara" geçti. Tam endüstri zincirlerinden ve inovasyondan yararlanan Çinli üreticiler, küresel optik iletişim manzarasını yeniden şekillendiriyor. Dağıtılmış bilgi işlem, kuantum ağları ve diğer gelişmekte olan senaryolar çıkarıldıkça, optik modüller, akıllı bir dünya için daha hızlı, daha yeşil veri arterleri oluşturarak dijital dönüşümün "çekirdek merkezi" olarak kalacaktır.