数据通信 创新 人工智能时代

高意 如何为新一代数据中心的人工智能和机器学习创新 高意 创新 动力。

朱莉·谢里丹·恩格博士

首席技术官

 

2023年6月23日 作者: 高意

人工智能时代

在收发器领域,变化是唯一不变的定律——而得益于人工智能的进步,我们正处于一场重大变革的初期阶段。

我刚刚迎来了高意第20个年头。正如大家所知,Finisar(高意)是可插拔收发器的先驱,以至于“Finisar”这个名字几乎成了收发器的代名词。

从电信 到企业数据中心,再到Web 2.0超大规模云服务商,过去二十年间,由于关键市场驱动因素的渐进式和革命性变化,行业格局已发生巨大变化。

如今,我们正见证着又一次重大的市场转型,即人工智能(AI)和机器学习(ML)的迅猛发展。这些应用将书写收发器 上的新篇章——而这一篇章,我们高意正在亲手书写。

这是一个重要的故事,因为收发器是我们所处现代世界中至关重要却又隐形的存在。无论我们是否意识到,大多数人每天都在使用光纤网络和收发器。

一个简单的例子就是使用搜索引擎。你是否曾想过,从输入搜索词到收到搜索结果这段时间里,究竟发生了什么?平均而言,一条搜索请求会通过光纤网络往返数百英里,到达数据中心并返回。在数据中心内部,一条搜索请求需要动用数百台计算机来检索答案。  这些计算机通过光纤相互连接。光学收发器 将电信号转换为光信号、再将光信号转换回电信号这一关键功能。因此,如果你今天进行了一次搜索,你就使用了光纤网络,而且信号极有可能经过了高意 。

 

为什么人工智能创新 网络 创新

让我们先从市场视角切入。

我相信我们大多数人都曾读过或使用过OpenAI的ChatGPT、谷歌的Bard或微软的Bing。事实上,OpenAI的ChatGPT被称为史上增长最快的应用程序,仅用两个月就达到了1亿用户。

但你可能会问,这和收发器有什么关系呢?

人工智能必须基于现有数据集进行训练,这些数据集可能包含数十亿个参数。这需要巨大的计算能力,通常分布在数万个处理器上。为满足这些新需求,数据中心正在进行根本性的架构重构,并添置专门用于人工智能和机器学习的服务器及网络 。

网络前端(一级)仍采用传统架构,由脊柱交换机连接叶片/机架顶部(ToR)交换机。全新的加速计算部分(零级或后端)包含AI/ML服务器和加速计算设备,与传统计算及存储系统并行接入传统网络。该网络所有层级均采用包含收发器的光互连技术。  

 

人工智能/机器学习服务器

人工智能/机器学习服务器及其互联架构,加上传统计算和存储服务器的互联需求,使得数据中心的光纤链路数量持续增加。

 

收发器的速度对网络性能至关重要。为应对人工智能(AI)和机器学习(ML)带来的网络变革,我们及业内其他企业正以前所未有的速度推出更高速度的收发器。  仅仅20年前,光学收发器 最高数据速率光学收发器 10G。如今高意超过50数据通信 来自200G及以上数据速率的收发器。  随着人工智能(AI)和机器学习(ML)应用日益普及,800G收发器已投入量产,预计首批1.6T收发器将在未来几年内上市。预计五年内,800G和1.数据通信 市场机遇将超过所有其他类型数据通信 总和,这主要得益于AI和ML的推动。

高意,我们已拥有完整的产品组合,这些收发器均符合人工智能(AI)和机器学习(ML)领域的要求。这些收发器具有协议无关性,这意味着收发器 既可支持 ,也可支持 AI和ML领域的专有协议,例如NVIDIA的NVLink。高意 在这些收发器及其核心技术高意 专家。

 

垂直整合 → 快速创新 → 更快的收发器

为了满足这一需求而提高收发器的速度,需要以极快的速度进行创新。我们该如何做到这一点?

多年来,我们进行了战略性投资,从而实现了独特的垂直整合。我们不仅在内部设计和制造收发器,还自主设计和制造许多关键组件包括激光器、 探测器和 无源光学元件。当设计一款需要新收发器 ,我们会从我们的重要开发合作伙伴处采购该组件或者在内部进行设计和制造。  我们根据商业案例、上市时间以及战略考量,决定哪些产品由内部开发,哪些与供应商合作开发。

 

集成电路

高意 内部高意 收发器组件。上图:高意 集成电路 。

 

以尖端性能 数据通信 连接世界

作为首席技术官,同时也是数据通信 收发器 的前任负责人(任职长达15年),请容我详细说明一下,我们是如何利用垂直整合——特别是多种尖端性能 ——来开发市场日益需求的800G和1.6T收发器的。

800G 和 1.6T 收发器需要 100G/通道和激光器。所使用的激光器类型由数据速率和光纤链路长度决定。  一般而言,网络中AI/ML架构部分(第0层)的互连距离小于50米,连接ToR交换机与脊柱交换机(第1层)的互连距离可达500米,而连接交换机与路由器或路由器与路由器(电信 )的互连距离则在2至10公里之间。针对这些不同的距离和应用场景,最适合采用不同的激光技术。

 

高意 收发器 实验室

位于加利福尼亚州弗里蒙特市高意 收发器 实验室。

 

对于传输距离小于 100 米的链路(包括 0 级互连和部分 1 级互连),通常采用垂直腔面发射激光器 VCSEL)这些激光器基于我们的砷化镓 (GaAs)技术平台。VCSEL通常是成本最低、功耗最小的解决方案,也是100米以下连接激光器 。我们看到基于VCSEL的收发器在AI/ML应用领域需求显著增长。  

高意 在美国和欧洲高意 多家GaAs VCSEL 。作为全球产量最大的VCSEL制造商之一,我们的产品广泛应用于数据通信 消费电子领域。  我们的100G/通道VCSEL已投入量产,支持 800G收发器。目前我们正在研发200G/通道VCSEL,这将对VCSEL器件的设计和制造提出重大挑战。

 

高速垂直腔面发射激光器

基于6英寸砷化镓 制造的高速VCSEL。

 

对于超出VCSEL支持距离的一级交换,以及电信 应用,通常采用单模器件。  这些器件采用磷化铟(InP)材料制造。高意 在美国和欧洲高意 多家 InP 晶圆厂。我们的 InP 技术平台是业内极少数经过大规模现场验证的平台之一,过去二十年间已部署超过两亿数据通信 激光器。 激光器 全球几乎所有网络 OEM 和 Web 2.0 企业的认证并投入使用,我们利用这些深厚的经验开发了支持 800G 和 1.6T激光器 。

对于超过 100 米的第 1 层链路距离,可采用硅光子学收发器。 硅光子学 均需采用InP连续波(CW)激光器来产生光信号。我们正在激光器 市场,同时也计划将其应用于我们自身的收发器 ,例如我们在2022年9月欧洲光通信会议(ECOC)上展示的 硅光子学800G-DR8收发器。

对于长度超过 100 米的第 1 层链路,以及电信 (2–10 公里),可采用电吸收调制激光器(EML)。  我们生产每通道100G的EML,支持 收发器,例如我们基于EML的800G收发器,该产品已在2022年ECOC展会上进行演示。同样在ECOC展会上,我们推出了每通道200G的EML,并因此荣获 创新 奖。

随着我们期待20G/通道收发器的问世,即使采用电光模块(EML),实现10公里的传输距离仍是一项重大挑战。针对这一应用,我们对最新、最具突破性的激光技术 DFB-MZ激光技术 分布式反馈激光器与马赫-曾德尔调制器集成技术)充满期待。  这是一种将InP连续波激光器与InP马赫-曾德尔调制器单片集成的激光技术 。激光技术 支持1.6T收发器实现高达10公里的传输距离。这无疑是当前每通道200激光技术最先进解决方案。

 

人工智能时代

高意 在2023年OFC大会上高意 200G PAM4单片集成分布式反馈激光器-马赫-曾德尔调制器技术。

 

我们的承诺:创新 人工智能时代推动创新

毫无疑问,我们正步入人工智能时代。事实上,我们早已身处其中。作为创新 高意承诺通过我们的突破性技术,赋能客户,助力他们定义未来。

作为数据通信 领域的领导者,二十多年来我们始终致力于持续创新,保持技术领先地位,并解决方案 大规模解决方案 助力其构建满足需求的数据中心。我们非常荣幸能参与到这一硬件解决方案中,助力释放人工智能(AI)和机器学习(ML)的强大潜力。 时隔二十年,无论您信不信,我依然像从前一样,对能在这个快节奏且影响深远的光通信领域工作感到无比兴奋

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高意,我们已拥有完整的产品组合,这些收发器均符合人工智能(AI)和机器学习(ML)领域的要求。这些收发器具有协议无关性,这意味着收发器 既能支持 ,也能支持 AI和ML领域的专有协议,例如NVIDIA的NVLink。高意 在这些收发器及其核心技术高意 专家。”
首席技术官 朱莉·谢里丹 工程师