Avicena ha presentado el transceptor óptico de 1Tbps más pequeño del mundo como parte de su tecnología de interconexión multi-Tbps chip a chip LightBundle^TM. La inteligencia artificial (IA) está provocando un aumento sin precedentes de la demanda de rendimiento de cálculo y memoria, impulsado por aplicaciones como ChatGPT basadas en grandes modelos de lenguaje (LLM). Estos sofisticados modelos tienen un apetito insaciable de potencia de cálculo y acceso rápido a grandes cantidades de memoria, lo que da lugar a una demanda urgente y creciente de interconexiones de baja potencia y densidad mucho mayor entre las unidades de procesamiento gráfico (GPU) y los módulos de memoria de gran ancho de banda (HBM).

En la actualidad, los módulos HBM deben ir empaquetados junto con las GPU porque la interconexión eléctrica GPU-memoria está limitada a unos pocos milímetros de longitud. Las siguientes generaciones de HBM requerirán densidades de interconexión del orden de 10Tbps/mm o más. Las interconexiones ópticas convencionales basadas en VCSEL o fotónica de silicio (SiPh) prometen ampliar el alcance de la interconexión, pero tienen dificultades para cumplir los requisitos de tamaño, densidad de ancho de banda, potencia, latencia, temperatura de funcionamiento y coste. Por el contrario, las interconexiones LightBundle basadas en microLED de Avicena ofrecen una mayor densidad de ancho de banda, un tamaño mucho más reducido, una potencia y latencia mucho menores y unos costes muy bajos.

"En Avicena estamos encantados de presentar el transceptor de 1Tbps más compacto del mundo en forma de un ASIC CMOS de 3 mm x 4 mm que utiliza nuestra interfaz óptica microLED patentada", afirma Bardia Pezeshki, fundador y CEO de Avicena. "Todo el mundo habla de soluciones SiPh para aplicaciones en clústeres de IA. Sin embargo, para interconexiones de corto alcance con menos de 10 m de alcance, creemos que nuestra solución basada en LED es intrínsecamente más adecuada por su tamaño compacto, mayor densidad de ancho de banda, menor potencia y latencia, y tolerancia a temperaturas de hasta 150 °C".

"La tecnología de interconexión óptica tiene el potencial de mejorar el rendimiento entre chips y entre bastidores", afirma Marco Chisari, responsable del Centro de Innovación de Semiconductores de Samsung. "Con una hoja de ruta hacia la capacidad multi-Tbps y la eficiencia energética sub-pJ/bit, las innovadoras interconexiones LightBundle de Avicena pueden permitir la próxima era de innovación en IA, allanando el camino para modelos aún más capaces y una amplia gama de aplicaciones de IA que darán forma al futuro."

Acerca de la tecnología

Los circuitos integrados de alto rendimiento actuales utilizan interfaces eléctricas basadas en SerDes para lograr una densidad adecuada fuera del chip. Sin embargo, el consumo energético y la densidad de ancho de banda de estos enlaces eléctricos se degradan rápidamente con la longitud. Las tecnologías de comunicaciones ópticas convencionales desarrolladas para aplicaciones de red han resultado poco prácticas para las interconexiones entre procesadores y entre procesadores y memoria debido a su tamaño, baja densidad de ancho de banda, alto consumo de energía y elevado coste. La típica necesidad de fuentes láser externas (ELS) con SiPh aumenta la complejidad y el coste. En cambio, la arquitectura de interconexión LightBundleTM se basa en matrices de innovadores microLED de GaN que aprovechan el ecosistema de pantallas microLED y pueden integrarse directamente en circuitos integrados CMOS compactos de alto rendimiento. Esto permite una IO densa de bajo consumo en toda el área del CI, lo que posibilita densidades de costa sin precedentes. Cada matriz de microLED se conecta mediante un cable de fibra multinúcleo a una matriz correspondiente de PD compatibles con CMOS.

"Ya hemos demostrado microLEDs que transmiten a más de 10 Gbps por carril y un ASIC de prueba en un proceso CMOS de 130 nm que ejecuta 32 carriles a menos de 1 pJ/bit", afirma Rob Kalman, cofundador y director de tecnología de Avicena. "Ahora presentamos nuestro primer ASIC con más de 300 carriles y un ancho de banda agregado de más de 1 Tbps bidireccional a 4 Gbps por carril. El ASIC mide menos de 12 mm2 y contiene un transceptor completo, incluidos los circuitos para las matrices ópticas Tx y Rx, así como una interfaz eléctrica paralela de alta velocidad y diversas funciones DFT/DFM como BERT, loopbacks y Open Eye Monitoring (OEM). Todas las funciones clave del ASIC han sido verificadas y actualmente estamos trabajando en mejoras de rendimiento para la escalabilidad de la fabricación".

La plataforma modular LightBundle escala a interconexiones con decenas de Tbps con una densidad de costa > 10Tbps/mm. LightBundle no está vinculada a ningún proceso de fundición, lo que permite integrarla en una amplia variedad de nodos de proceso de CI. El tamaño compacto, la alta densidad, el bajo consumo y la baja latencia de LightBundle son ideales para interfaces de chip de alta densidad como UCIe, OpenHBI y BoW, y también pueden ampliar enormemente el alcance de las interconexiones informáticas existentes como PCIe/CXL y los enlaces de memoria HBM/DDR/GDDR.

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