Konec éry měděných spojů: Imec definuje budoucnost optických propojení v éře AI

Současný prudký nárůst výpočetních nároků v oblasti umělé inteligence a strojového učení vytvořil kritické úzké hrdlo v architektuře moderních datových center: schopnost datového přenosu mezi procesory, paměťmi a mezi jednotlivými servery. Podle nejnovější zprávy výzkumného centra imec již tradiční elektrické propojení založené na měděných vodičích naráží na fyzikální limity, zejména v oblasti energetické efektivity a šířky pásma na vzdálenost. Imec proto prosazuje radikální přechod k integraci optických technologií přímo do těsné blízkosti křemíkových čipů, což představuje zásadní změnu paradigmatu v celém polovodičovém průmyslu. Dopad na průmysl bude hluboký. Přechod na optické propojení (Silicon Photonics) znamená, že výrobci čipů, jako jsou Nvidia, AMD nebo Intel, budou muset úzce spolupracovat s výrobci fotonických komponent a pokročilými balicími domy (OSAT). Změna architektury vyžaduje integraci optických modulů přímo na substrát nebo přímo do pouzdra procesoru (co-packaged optics). To přináší obrovské výzvy v oblasti termomanagementu, testování a přesnosti výroby, kde se standardy pro optickou čistotu a zarovnání stávají stejně důležitými jako samotná litografie čipu. Z hlediska dodavatelského řetězce uvidíme masivní konsolidaci a nové partnerství. Tradiční dodavatelé optických transceiverů se musí transformovat na dodavatele integrovaných optických subsystémů. Závislost na pokročilých substrátech a materiálech, jako je křemík na izolantu (SOI) nebo nitrid křemíku, vyvolá tlak na dodavatelské řetězce materiálů. Navíc, vzhledem k tomu, že optika minimalizuje ztráty energie při přenosu dat, budou mít tyto technologie zásadní vliv na udržitelnost a provozní náklady (OPEX) obřích AI clusterů, které dnes spotřebovávají gigawatty energie. Výhled do budoucna naznačuje éru „optické konektivity všude“. Zatímco první generace těchto řešení se zaměřuje na propojování velkých AI serverů, dlouhodobým cílem je optické propojení na úrovni čip-čip (chiplet-to-chiplet). Pokud se průmyslu podaří vyřešit otázku cenové dostupnosti a spolehlivosti optických zdrojů (laserů) integrovaných na čipu, stane se optika dominantním médiem, které umožní škálování AI modelů do netušených rozměrů, čímž definitivně ukončí éru čistě elektrické komunikace na dlouhé vzdálenosti v rámci systémů.