اگر امروز در حال طراحی خوشههای عظیم هوش مصنوعی هستید، احتمالاً با دیواری به نام «پهنای باند» برخورد کردهاید. سرعت انتقال داده بین شتابدهندهها اکنون به گلوگاه اصلی تبدیل شده است که حتی قدرتمندترین GPUها را هم کند میکند. نرخ انتقال داده ۱.۶ ترابیت (1.6T) اکنون به معیار جدیدی برای اتصالات داخلی هوش مصنوعی تبدیل شده و سختافزارهای پشتیبان آن رسماً وارد بازار شدهاند.
در ۱۷ سپتامبر ۲۰۲۶، شرکتهای Tower Semiconductor و NewPhotonics رسماً آغاز عرضه انبوه مدارهای مجتمع نوری (PIC) — شبیه به یک اتوبان نوری کوچک که دادهها را با سرعت نور جابهجا میکند — را تأیید کردند. این تراشهها نرخ انتقال دادهای بین ۸۰۰ گیگابیت تا ۱.۶ ترابیت را پشتیبانی میکنند. این خبر که از میگدال هاامک و تلآویو در اسرائیل منتشر شد، پاسخی به نیاز مبرم مراکز داده به اتصالات نوری کممصرف و با پهنای باند بالا برای حل گلوگاههای حیاتی زیرساختهای هوش مصنوعی است.
زمینه: چالش اتصالات هوش مصنوعی
زیرساختهای مدرن هوش مصنوعی نیازمند جابهجایی حجم عظیمی از دادهها بین GPUها و شتابدهندهها با کمترین میزان اتلاف توان هستند. اتصالات نوری سنتی اغلب بر روی اجزای مجزا تکیه دارند که این امر منجر به افزایش پیچیدگی سیستم و مصرف انرژی بیشتر میشود.
این شرکتها با ادغام مستقیم لیزر روی تراشه، در تلاشاند تا لایه فیزیکی مرکز داده را سادهسازی کنند. این رویکرد برای هر دو معماری اتصالات هوش مصنوعی، یعنی Scale-out (توسعه افقی) و Scale-up (توسعه عمودی)، طراحی شده است تا اطمینان حاصل شود که جابهجایی دادهها باعث کاهش عملکرد خوشههای عظیم هوش مصنوعی نمیشود.
همانطور که در تحلیلهای پیشین ما دربارهی زیرساختهای سختافزاری مدلهای زبانی بزرگ اشاره کردیم، جابهجایی دادهها بین گرههای محاسباتی، هزینهای انرژی و زمانی دارد که به آن «مالیات نوری» میگویند. در اتصالات سنتی، لیزرها و قطعات نوری جدا از تراشه هستند و این یعنی پیچیدگی بیشتر و اتلاف انرژی.
به نقل از بیانیه مشترک این دو شرکت، تمرکز تولید فعلی روی محصولات NPG102 است. این تراشهها از طراحی ۲۰۰ گیگابیت بر هر مسیر (per-lane) استفاده میکنند و دارای لیزرهای ادغامشده بهصورت ناهمگن روی یک PIC یکپارچه (Monolithic) هستند. این شرکتها بیان میکنند که این معماری یکپارچه به مشتریان اجازه میدهد پردازش سیگنالهای نوری را اعمال کنند و در عین حال، تراکم پهنای باند برتر، بهرهوری انرژی و ثبات در تولید را تجربه کنند.
جزئیات: مشخصات فنی و کاربردها
طبق مستندات فنی، این تراشهها برای پشتیبانی از چندین راهکار OEM طراحی شدهاند، از جمله:
- ماژولهای فرستنده-گیرنده (Transceiver) قابل تعویض از نوع FRO/LRO/LPO و اپتیکهای بستهبندیشده با تراکم بسیار بالا (XPO).
- کاربردهای سوکتی اپتیکهای نزدیک به بسته (NPO).
این محمولات توسط پلتفرم فوتونیک سیلیکونی PH18DA شرکت Tower پشتیبانی میشوند. این پلتفرم خاص اجازه میدهد قطعات فسفید ایندیم (Indium Phosphide) بهصورت یکپارچه و تکلایه در تراشه قرار گیرند، که شامل موارد زیر است:
- لیزرها
- تقویتکنندههای نوری نیمههادی (SOA)
- مدولاتورها
- فتودتکتورها
با متمرکز کردن طراحی در حوزه نوری و حفظ یکپارچگی بالا، این شرکتها ادعا میکنند که میتوانند پیچیدگی و نوسانات تولید را کاهش دهند. این موضوع مستقیماً باعث افزایش بازده تولید (Yield)، قابلیت اطمینان و کاهش زمان رسیدن محصول نهایی به بازار میشود.
دورون تال، نایبرئیس ارشد و مدیر کل NewPhotonics، اظهار داشت که فاز بعدی زیرساختهای هوش مصنوعی نیازمند اتصالاتی است که هم در تولید و هم در عملکرد، مقیاسپذیر باشند. او اشاره کرد که این مشارکت، فوتونیکِ لیزر-یکپارچه را به یک گزینه کاربردی و در دسترس با حجم تولید بالا برای بازار OEM و مراکز داده تبدیل میکند. دکتر اد پرایسلر، نایبرئیس و مدیر واحد کسبوکار RF در Tower Semiconductor نیز افزود که NewPhotonics نخستین شرکتی است که این موتورهای لیزری یکپارچه ناهمگن را در مقیاس تولید انبوه روی پلتفرم PH18DA به بازار آورده است.
این نقطه عطف، دنبالهٔ سیگنالهای تولیدی است که در ۵ مارس ۲۰۲۶ توسط OpenLight گزارش شد. در آن زمان، نخستین سفارشهای انبوه برای همین پلتفرم فسفید ایندیم روی سیلیکون (PH18DA) ثبت شده بود. آن سفارشهای اولیه نیز بر روی راهکارهای ۸۰۰ گیگابیت و ۱.۶ ترابیت NewPhotonics متمرکز بود. دکتر آدام کارتر، مدیرعامل OpenLight، اشاره کرد که این سفارشها ثابت کرد پلتفرم مذکور برای شبکههای مراکز داده هوش مصنوعی کاملاً آماده تولید است.
OpenLight در ادامه توضیح داد که استفاده از کیت طراحی فرآیند (PDK) برای ادغام اجزای فعال در یک PIC یکپارچه، فضای اشغالشده (Footprint) کلی را کاهش داده و چندین منبع اتلاف نوری را حذف میکند. نتیجه این تغییر، کاهش هزینههای بستهبندی و مونتاژ در کنار بهبود کیفیت سیگنال و بهرهوری انرژی است؛ دستاوردهایی که برای استقرار هوش مصنوعی در مقیاس کلان حیاتی توصیف شدهاند.
از منظر تجاری، این تحول «مالیات نوری» — یعنی انرژی و فضایی که هنگام جابهجایی دادهها تلف میشود — را کاهش میدهد. با کم کردن نوسانات تولید و بهبود بازده، این شرکتها ادعا میکنند که میتوانند هزینههای بستهبندی را پایین آورده و زمان عرضه خوشههای نسل بعد را تسریع کنند.
این حرکت، نشاندهنده گذاری از فوتونیک سیلیکونی آزمایشی به سختافزارهای استاندارد و تولید انبوه است. اگر ۱.۶ ترابیت به استاندارد پایه تبدیل شود، صنعت به محدودیتهای تئوریک کابلهای فیبر نوری فعلی نزدیکتر میشود.
با نگاه به آینده، این شرکتها از همین حالا هدف بعدی در پهنای باند را نشانه گرفتهاند. عرضه انبوه راهکارهای ۶.۴ ترابیت NPO، با استفاده از تراشههای NPC505 که با استاندارد CPX-MSA سازگار هستند، برای نیمه اول سال ۲۰۲۷ برنامهریزی شده است.
هر دو شرکت این فناوریها را در نمایشگاه ECOC ۲۰۲۶ در مالاگا، اسپانیا (از ۲۱ تا ۲۳ سپتامبر ۲۰۲۶) در مرکز FYCMA به نمایش میگذارند. Tower پلتفرم فوتونیک سیلیکونی و فناوری RF & HPA خود را در غرفه C1014 ارائه میدهد و NewPhotonics محصولات PIC مدل NPG102 و NPC505 را در پاویون ۲، استند ۲۰۰۹ به نمایش میگذارد.
گام بعدی شما
- اگر مدیر زیرساخت هستید، بررسی کنید که آیا سختافزارهای فعلی شما برای پذیرش استانداردهای ۱.۶ ترابیت در سال ۲۰۲۷ آمادهاند یا خیر.
- مستندات پلتفرم PH18DA را برای درک نحوه ادغام لیزر در تراشه مطالعه کنید.
- گزارشهای نمایشگاه ECOC ۲۰۲۶ را برای مشاهده عملکرد واقعی تراشههای NPG102 دنبال کنید.
اما داستان سختافزاری این تحول حتی شگفتانگیزتر است — به تحلیل ما دربارهی تراشههای Blackwell و معماریهای جدید ارتباطی مراجعه کنید.
گفتگو