Ondas de rádio em vez de cobre e vidro: guias de onda de plástico prometem revolucionar as interconexões de data centers com IA.

A Point2 Technology e a AttoTude estão trabalhando em cabos ARC, que podem se tornar uma alternativa às interconexões de fibra óptica e elétricas. Isso aumentará a taxa de transferência, melhorará a densidade de aceleradores e reduzirá o custo de construção de data centers de IA, segundo a IEEE Spectrum.

Dentro dos racks de IA, cabos de cobre relativamente curtos são normalmente usados ​​para conectar os nós, enquanto a rede dentro e entre os data centers tradicionalmente utiliza fibra óptica. A necessidade de aumentar a taxa de transferência de dados de um acelerador para outro é frequentemente limitada pelas propriedades físicas do cobre. Para atingir velocidades de terabit, as interconexões de cobre precisam se tornar cada vez mais espessas e curtas. Com a NVIDIA prevendo aumentar em oito vezes o número máximo de chips em um sistema de computação, de 72 para 576 até 2027, o uso do cobre se tornará um grande desafio.

O cobre é bastante eficiente, especialmente em termos econômicos, quando usado em curtas distâncias. Nas frequências muito altas típicas dos chips modernos, o sinal em um condutor é transmitido predominantemente na camada superficial devido ao efeito pelicular. Para combater esse fenômeno, aumenta-se o número de condutores, eles são revestidos, por exemplo, com prata, ou simplesmente têm seu diâmetro aumentado. Tudo isso, em última análise, dificulta a criação de sistemas compactos e baratos. Cabos elétricos ativos (AEC), que incluem retemporizadores que amplificam e “limpam” o sinal, estão ganhando popularidade atualmente. Por exemplo, os cabos Credo 800G, muito apreciados por hiperescaladores (e outros), chegam a ter 7 metros de comprimento e pesam aproximadamente 800 gramas.

Problema em estrela: Calcule a massa dos cabos Credo (roxos) / Fonte da imagem: X/@elonmusk

No entanto, no futuro, até mesmo os cabos AEC atingirão um limite devido às leis da física. Enquanto isso, a Point2 Technology e a AttoTude oferecem uma solução intermediária — barata e tão confiável quanto o cobre, com a capacidade de usar cabos estreitos e longos para atender às necessidades dos futuros sistemas de IA. Em 2025, a Point2 pretendia começar a fabricar chips para cabos de 1,6 Tbps, compostos por oito guias de onda de polímero finos, cada um capaz de transmitir dados a 448 Gbps usando frequências de 90 e 225 GHz. A solução da AttoTude é praticamente idêntica, mas usa frequências de terahertz.

Ambas as empresas afirmam que suas tecnologias superam o cobre em termos de alcance — os sinais podem ser facilmente transmitidos por distâncias de 10 a 20 metros sem perda significativa, o que é suficiente para interconectar racks futuros. A Point2 afirma que sua solução, em comparação com interconexões ópticas, consome três vezes menos energia, é três vezes mais barata e oferece uma latência de transmissão três ordens de magnitude menor. Segundo seus defensores, a confiabilidade e a facilidade de fabricação dos guias de onda, comparáveis ​​às da fibra óptica, permitem que eles não apenas substituam as interconexões ópticas entre aceleradores, mas também substituam parcialmente o cobre em placas de circuito impresso.

Fonte da imagem: AttoTude

O fundador da AttoTude, Dave Welch, que ajudou a criar a Infinera, passou décadas trabalhando com sistemas fotônicos e conhece bem seus pontos fortes e fracos. De acordo com a NVIDIA, a óptica já representa aproximadamente 10% do consumo de energia dos data centers de IA. Os sistemas baseados em fotônica são inerentemente muito sensíveis à temperatura, exigem alta precisão de fabricação (em nível micrométrico) e geralmente são pouco confiáveis. Como resultado, Welch se interessou não pela óptica, mas pela faixa de radiofrequência de 300 GHz a 3 THz. A solução da AttoTude utiliza guias de onda com aproximadamente 200 µm de espessura e núcleo dielétrico, que já apresentam atenuação de 0,3 dB/m, várias vezes menor que a de um cabo de cobre 224G.

A AttoTude já possui todos os componentes principais, incluindo uma interface para conexão com aceleradores, um gerador de terahertz, um multiplexador, antenas e os próprios guias de onda. O principal desafio agora é combinar tudo em um módulo compacto que possa ser facilmente conectado a aceleradores, como as soluções existentes. A empresa já demonstrou transmissão de dados a 224 Gbps em 970 GHz a uma distância de 4 metros.

Fonte da imagem: Point2 Technologies via IEEE Spectrum

A Point2, fundada há nove anos por veteranos da Marvell, NVIDIA e Samsung, captou US$ 55 milhões em financiamento, principalmente da Molex, uma empresa de cabos e conectores. A Molex já demonstrou que consegue fabricar cabos Point2 sem alterar suas linhas de produção, e agora a startup firmou uma parceria com a Foxconn Interconnect Technology. Esse apoio pode ser crucial para atrair provedores de hiperescala como clientes.

Em cada extremidade do cabo Point2e-Tube, há também um gerador, antenas e um chip para converter sinais digitais em ondas de rádio. O guia de ondas consiste em um núcleo dielétrico com um revestimento metálico. Para atingir uma velocidade de 1,6 Tbps, são necessários oito guias de ondas, cada um operando em sua própria frequência e com seus próprios parâmetros. Este cabo é significativamente mais fino e leve do que o AEC. De acordo com o vice-presidente da empresa, David Kuo, uma das principais vantagens da tecnologia Point2 é a capacidade de fabricar chips usando a tecnologia de processo de 28 nm, de baixo custo e acessível.

Fonte da imagem: Point2 Technologies via IEEE Spectrum

Ambas as startups estão trabalhando simultaneamente na integração de suas soluções diretamente em chips de computação. A fotônica integrada (CPO) já apareceu em switches da Broadcom e da NVIDIA, mas a integração direta de interfaces semelhantes em aceleradores e outros chips ainda está longe de ser alcançada. NVIDIA e Broadcom, trabalhando separadamente, são obrigadas a realizar um trabalho significativo para estabelecer a produção de sistemas confiáveis ​​que operem no mesmo invólucro que aceleradores caros.

Um dos desafios é conectar a fibra óptica ao guia de ondas no chip fotônico com precisão em nível micrométrico. Especificamente, o laser infravermelho deve ser posicionado precisamente contra o núcleo da fibra óptica, que tem apenas 10 µm de espessura. Em comparação, os sinais de ondas milimétricas e terahertz têm comprimentos de onda significativamente maiores, portanto, tal precisão na conexão do guia de ondas de rádio não é necessária.

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