Силициевата фотоника на Lightmatter осигурява на чиплетите 96 TB/s скорост за обмен на данни

По време на събитието Hot Chips 34 компанията Lightmatter, която усилено работи върху създаването на фотонен ИИ процесор, представи своята нова технология  Lightmatter Passage, която открива за чиплетите епохата на фотониката. Да напомним, че преходът към чиплети – чипове с няколко малки кристала вместо с един голям, даде възможност на компаниите да създадат нови SoC с много голяма изчислителна мощност, при съвсем поносима цена. Но обменът на информация между чиплетите все още е сложен процес и изисква сравнително много енергия. С увеличаването броя на чиплетите този процес ще продължи да се усложнява.

Технологията Lightmatter Passage заменя електрическите сигнали с оптични и изцяло решава този въпрос. На практика Passage е една универсална силициева среда в чипа, която включва полупроводникови лазери, оптични модулатори, вълноводи, фотодетектори, както и класически транзистори за съвместната работа на електрическите и оптичните сигнали. Именно върху тази прослойка компанията Lightmatter предлага да бъдат поставяни чиплети с всякаква архитектура.

Електрическата част на Passage е с променлива конфигурация и в сега представената реализация поддържа до 48 чиплета във вида на матрица 6х8. Тази прослойка се произвежда от 300 nm SOI полупроводникова пластина, като горният и долният слой на Passage имат класически контакти за чиплети и за поставяне на PCB. Възможно е подаването на мощност до 700 W. Цялата комуникация се осъществява в тази прослойка и е изцяло оптична.

Матрицата с фотонните вълноводи, плътността на която е 40 пъти по-голяма от традиционните технологии за работа с оптични влакна, осигурява латентност на един преход под 2 наносекунди. Разработчиците специално подчертават, че разстоянието между чиплетите не играе роля и забавянето на сигнала е еднакво. Високата плътност на вълноводите дава възможност на всеки чиплет да обменя данни със скорост до 96 TB/s, а външните канали на Passage свързват чиповете с другите компоненти на системата със скорост до 16 TB/s.

Новата технология се базира на фирмената разработка на компанията Lightmatter, която дава възможност за съвсем точното съединяване на електрическите съединия с многобройните вълноводи в пределите на само няколко слоя на SOI силиция. Представената по време на това събитие реализация на технологията Passage е с консумация 21 W, като дава възможност за поставянето на до 48 чиплета с обща площ до 800 мм², осигурява на всеки елемент 32 канала с пропускателна способност 1024 Tb/s, като има възможност за динамична промяна на оптичната топология.

Тестовата подложка Passage, направена от 300 мм полупроводникова пластина съдържа 288 лазера с мощност 50 mW всеки от тях. Тази система съдържа около 150 хиляди компонента и това е абсолютен рекорд при фотонните чипове. Освен това, новата технология е съвместима с UCIe стандарта – става дума за скорост от 32 Gb/s на линия.