В современных дата-центрах и суперкомпьютерах важна не только чистая вычислительная производительность, но и скоростной интерконнект. Типичная сетевая инфраструктура уже не может удовлетворить требованиям, поскольку кроме пропускной способности существенную роль играют и задержки. Здесь можно провести параллель с современными накопителями. Вместо SSD на основе NAND Intel предлагает Optane, а Samsung - SSD на Z-NAND, которые отличаются меньшими задержками.
Но все же вернемся к современным межсоединениям. Mellanox и Intel предлагают стандарт InfiniBand, который весьма распространен в дата-центрах и позволяет достичь пропускной способности до 600 Гбит/с. Intel также разработала Omni-Path, который работает со скоростью до 100 Гбит/с в режиме Enhanced Data Rate (EDR). NVIDIA NVLink 2.0 обеспечивает пропускную способность до 400 Гбит/с. Впрочем, здесь все же стоит разделять интерконнект между разными чипами в упаковке и соединение, например, между CPU и ускорителем GPU. NVIDIA использует NVLink 2.0 внутри вычислительного узла, упомянутые 400 Гбит/с достигаются между двумя CPU и восемью GPU. Если связывать между собой несколько узлов, то скорость соединения будет снижаться. Здесь уже пропускная способность составит между 50 и 100 Гбит/с.
Silicon Photonics Link разрабатывается почти 15 лет
Intel разрабатывает оптическую технологию передачи данных уже 15 лет, чтобы она была как можно более быстрой и гибкой. Одновременно приходится решать несколько проблем: пропускная способность, задержки и длина канала передачи данных.
В июле 2010 Intel представила еще новую технологию передачи данных по оптоволоконным кабелям. А именно Silicon Photonics Link, которая стала дальнейшей разработкой Light Peak. Впрочем, Intel здесь выражается весьма туманно, поэтому четко разделить технологии сложно. Silicon Photonics Link отличается от Light Peak структурой приемников и передатчиков. На аппаратном уровне технология была в достаточной степени разработана между 2004 и 2008. Здесь можно упомянуть гибридный кремниевый лазер, кремниевый модулятор до 40 ГГц и лавинный фотодетектор до 340 ГГц.
Технология Silicon Photonics Link на основе упомянутых аппаратных компонентов существует с 2010 года, пропускная способность первоначально составляла 50 Гбит/с. Тогда ее было вполне достаточно. В последующие годы Silicon Photonics Link не фигурировала в заголовках новостей. Между тем требования по пропускной способности возросли.
Новый вариант Silicon Photonics Link обеспечит до 1,6 Тбит/с
Как мы упомянули, технология Silicon Photonics Link обеспечивает пропускную способность 50 Гбит/с на расстояние до 2 км. Следующий вариант должен увеличить дальность до 10 км. Что позволит более гибко провести сетевую инфраструктуру, ей не потребуется большое количество слоев, которые добавляют задержки и становятся "узким местом".
На данный момент на каждую несущую волну обеспечивается пропускная способность 12,5 Гбит/с. Технология мультиплексирования WDM (спектральное уплотнение каналов) позволяет использовать в одном кабеле несколько волн с разной длиной. Данный метод уже довольно давно используется в телекоммуникационной сфере. 12,5 Гбит/с по четырем несущим как раз и дают 50 Гбит/с.
Intel намеревается увеличить пропускную способность на несущую до 25 Гбит/с, что даст 100 Гбит/с для четырех несущих. В будущем планируется достичь 50 Гбит/с или даже 100 Гбит/с на несущую, что даст 200 или 400 Гбит/с, соответственно.
Но также можно увеличить и число несущих. Если использовать восемь несущих по 25 Гбит/с, то можно добиться скорости 200 Гбит/с. Есть планы использовать даже до 16 несущих, что даст 1,6 Тбит/с в случае 100 Гбит/с на несущую.
Но все это пока мечты. Intel последние годы не очень активно продвигала Silicon Photonics Link. Но у стандарта все же есть несколько преимуществ. К ним относятся недорогие передатчики и приемники, вся аппаратная основа стоит намного дешевле, чем в случае других оптических систем. Но пока не совсем понятно, какие перспективы имеются у Intel Silicon Photonics Link в будущем. Возможно, технология будет использована в следующем поколении стандарта Omni-Path.