Intel展示首款全面整合光學I/O連接的小晶片設計 可用於新款CPU共同封裝、處理高速資料運算

Intel在2024年度光学通讯大会 (Optical Fiber Communication)上展示其首款全面整合光学运算互连 (optical compute interconnect,OCI)的小晶片 (chiplet)设计，借此与CPU共同封装后对应高速处理即时资料，将提升资料中心与高效能运算时的高频宽资料互连处理效率。

Intel整合光学解决方案事业部 (Integrated Photonics Solutions,IPS)产品管理策略资深总监Thomas Liljeberg表示，资料在伺服器之间日益频繁的传输对资料中心的基础架构带来庞大压力，目前市面上的解决方案正快速逼近电气I/O效能的实际极限。

而Intel此次突破性的研发成果，让客户可将共同封装矽光子互连解决方案无缝整合到次世代运算系统中。Intel的OCI小晶片可提高频宽、降低功耗，并且增加传输距离，进而加速机器学习工作负载，为高效能AI基础设施带来革命性的发展。

Intel首款OCI小晶片可在长达100公尺的光纤上支援64通道、32Gbps资料传输，满足人工智慧基础设施对高频宽、低功耗和长距离传输的需求。此技术亦有助实现未来CPU/GPU丛集连结的可扩充性和新式运算架构，包括一致的记忆体扩充与资源结构，同时也能借此加速运算效率。

相比过往借由铜线等材质建立的I/O连结设计，虽然可对应高频宽密度与低功耗运作表现，但传输距离仅能控制在约1公尺内，而资料中心与早期AI丛集所使用的可插拔式光学收发器模组虽然可增加有效传输距离，但也同时增加成本与电力损耗，使得人工智慧工作负载难以扩充。

而在Intel提出可与CPU等运算元件共同风装的光学I/O解决方案，可对应更高频宽、减少能源损耗，同时也能降低延迟且增加有效传输距离，借此满足现今人工智慧与机器学习运算计处设施扩充需求。

全面整合的OCI小晶片运用Intel经实地验证的矽光子技术，并且将包含晶片上雷射 (on-chip lasers)与光学放大器的矽光子积体电路 (Photonic Integrated Circuit,PIC)与电路晶片整合。

此OCI技术支援高达4 Tbps双向资料传输，并且能与PCIe 5.0相容，此次展示更在两组CPU平台之间透过单模光纤 (Single-Mode Fiber，SMF)跳线连结发送器 (Tx)与接收器 (Rx)建立连接。

目前的小晶片可利用8对光纤，每对光纤可乘载8个高密度波长分波多工 (dense wavelength division multiplexing，DWDM)波长，并且支援64个通道、32 Gbps的资料传输，传输距离最远可达100公尺 (实际应用传输距离可能因飞时测距延迟而受限于数十公尺)。

此共同封装解决方案也具备高能源效率，每位元功耗仅5皮焦耳 (pJ)，相较传统可插拔式光学收发器模组每位元功耗约为15皮焦耳，明显降低许多。

Intel目前的OCI小晶片仍为原型产品，并且正与特定客户合作，预计将OCI小晶片设计与其SoC共同封装作为光学I/O解决方案。

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