La tecnologia di ricetrasmissione e di routing della fotonica del silicio annuncia la nuova era dei supercomputer
«La comunicazione chip-to-chip nella progettazione di schede server e intra-rack costituisce attualmente l’hotspot dell’industria dei server di fascia alta verso la riduzione dello spazio fisico, della complessità della rete e delle risorse (interruttori e cavi) consentendo al contempo maggiori prestazioni per watt», ha affermato Nikos Pleros, coordinatore del progetto ICT-STREAMS, finanziato dall’UE. «La nuova tabella di marcia per le schede server esplora soluzioni che possono portare un numero sempre maggiore di processori su schede multipresa (MSB) per aumentare le prestazioni a costi ed energia ridotti, permettendo allo stesso tempo di ridurre il fabbisogno di spazio fisico e di aumentare la densità di produzione».
Portafoglio olistico di ricetrasmettitori e dispositivi router a scheda intermedia
I partner del progetto hanno fornito un sistema completo di interconnessione diretta da chip a chip ottico a bordo per MSB che offre un rendimento bidirezionale aggregato di 25,6 Tb/s tra le prese del processore. Per ottenere questo risultato, si sono affidati all’interfacciamento delle prese del processore con i ricetrasmettitori fotonici in silicio (Si) ad alta frequenza che comunicano sfruttando le capacità di routing della lunghezza d’onda di una piattaforma di routing completamente passiva basata su router a griglia a guida d’onda fotonica Si. I chip di routing fotonico Si e i chip ricetrasmettitori della configurazione MSB possono comunicare attraverso un circuito stampato elettro-ottico ad alta frequenza (EOPCB) che funge da piattaforma di interconnessione ottica a bassa perdita e supporta sia la connettività in radiofrequenza (RF) che quella in corrente continua (CC) per i ricetrasmettitori attivi.
Aumentare la densità e la produttività della scheda server
«ICT-STREAMS dovrebbe risolvere le attuali barriere legate alla larghezza di banda e alla latenza di commutazione in configurazioni multipresa da chip a chip, consentendo un rendimento aggregato di 25 Tb/s, senza disturbi, movimenti massicci di dati al volo per l’interconnessione universale multipresa, supportando in questo modo nuove architetture su scala rack per i concetti di disaggregazione di calcolo, memoria e risorse di stoccaggio», ha spiegato Pleros. I suoi motori ottici estendono i confini delle prestazioni della tecnologia dei ricetrasmettitori per mezzo di un certo numero di canali di multiplazione mediante ripartizione in lunghezza d’onda (WDM) (16 x) e di velocità di trasmissione dati dei canali (50 Gb/s) verso un motore ottico con rendimento funzionale di 0,8 Tb/s. Il suo polimero monomodale EOPCB che impiega un concetto di accoppiamento ottico adiabatico con interfacce RF e interfacce ottiche di ingresso/uscita ad alta densità e ad alta frequenza, consente l’assemblaggio chip-to-board in un solo passaggio, riducendo i tempi e i costi di produzione. «L’innovativo sistema di compensazione della deriva termica dovrebbe esercitare un impatto significativo sull’applicabilità reale della tecnologia fotonica Si, monitorando e controllando i componenti fotonici Si WDM in modo non invasivo», approfondisce Theoni Alexoudi, leader tecnica di ICT-STREAMS. «I recenti risultati che saranno presentati alla Optical Networking and Communication Conference di San Diego a marzo rivelano l’interconnessione senza errori da chip a chip in un ambiente a temperatura variabile». «La tecnologia ICT-STREAMS sfrutta la fotonica in silicio WDM per migliorare sostanzialmente la densità e la produttività delle schede server all’avanguardia», conclude Miltos Moralis-Pegios, ricercatore senior del progetto. «Allo stesso tempo, spinge l’inviluppo delle prestazioni delle interconnessioni ottiche offrendo significativi progressi nel campo dei motori ottici, dell’ottica incorporata e dell’assemblaggio, della compensazione della deriva termica, dell’integrazione laser III-V su Si, dell’amplificazione in linea e della progettazione architettonica HPC/DC», aggiunge Stelios Pitris, che è anche un ricercatore senior.
Parole chiave
ICT-STREAMS, routing, rendimento funzionale, ricetrasmettitore, scheda server, processore, chip-to-chip, WDM, MSB, fotonica Si
