Fotônicos de silício de passagem de matéria leve fundem chiplets a 96 TB/s

Na conferência Hot Chips 34, a Lightmatter, uma empresa de processadores fotônicos de IA, falou sobre seu novo desenvolvimento, Lightmatter Passage, inaugurando a era da fotônica para chiplets. Como você sabe, a transição para chiplets permitiu que desenvolvedores de chips complexos contornassem as limitações impostas pelas tecnologias na criação de cristais monolíticos de grande área com relativamente pouco derramamento de sangue. No entanto, uma moderna interconexão entre chips de alta velocidade ainda é muito complexa e consome uma quantidade relativamente grande de energia. E à medida que o número de chiplets em um substrato comum cresce, o problema só piora.

Imagens: Lightmatter (via ServeTheHome)

Mas a tecnologia Lightmatter Passage, projetada para substituir a interconexão elétrica por uma óptica, permitirá contornar esse problema. Na verdade, Passage é uma camada de silício universal que contém lasers, moduladores ópticos, fotodetectores, guias de onda, bem como transistores clássicos para acompanhar a lógica. No topo desta camada, Lightmatter oferece a colocação de chiplets de qualquer arquitetura.

A parte elétrica do Passage é configurável e na implementação atual suporta até 48 chiplets (na forma de uma matriz 6×8). Tal camada é feita de uma pastilha de silício SOI de 300 mm, as camadas superior e inferior da Passagem possuem contatos clássicos para chiplets e instalação em uma PCB, respectivamente. Neste caso, a potência elétrica máxima de entrada pode chegar a 700 watts. Toda a comunicação entre os chipsets ocorre internamente e é óptica.

A matriz de guia de onda fotônica, que é 40 vezes mais densa que a fibra ótica tradicional, oferece uma latência de transição única de menos de 2 ns. Como dizem os desenvolvedores, a distância entre os chiplets não desempenha um papel neste caso – para qualquer combinação de um par de pontos de “entrada” e “saída” do sinal, o valor do atraso é o mesmo. A alta densidade de guias de onda permite que cada chiplet seja alimentado com um fluxo de dados de até 96 TB/s, e os canais de passagem externos permitem que os chips sejam conectados a outros componentes do sistema em velocidades de até 16 TB/s.

A base dessa tecnologia é um desenvolvimento proprietário da empresa, que permite “costurar” com precisão as conexões elétricas com vários guias de onda dentro de várias camadas de silício SOI. A implementação do teste de passagem já existente em silício consome 21 W, permite instalar até 48 chiplets com área de 800 mm2, fornece cada assento com 32 canais com largura de banda de 1024 Tbps, e a topologia de interconexão pode ser alterada dinamicamente .

O substrato de teste Passage, obtido a partir de um wafer de 300 mm, contém 288 lasers com potência de 50 mW cada. No total, o sistema inclui 150 mil componentes, e trata-se de um pedido de recorde absoluto de chips fotônicos. Além disso, a nova tecnologia é compatível com o padrão UCIe – estamos falando de uma velocidade de 32 Gb/s por linha. Porém, no caso de uma simples conexão SerDes, segundo os criadores, esse valor pode ser elevado para 112 Gb/s.