[디지털데일리 김문기 기자] 인텔(대표 팻 겔싱어)은 확장 가능한 AI 인프라를 위한 완전 통합형 광학 입출력(I/O) 칩렛(Chiplet)을 구현했다고 27일 발표했다.

인텔은 미국 샌디에이고에서 개최된 광통신 전시회 ‘OFC 2024(Optical Fiber Communication Conference 2024)’에서 인텔 IPS(Integrated Photonics Solutions) 그룹을 통해 완전 통합 광학 컴퓨트 인터커넥트(OCI, Optical Compute Interconnect) 칩렛을 인텔 CPU에 코-패키징해 실시간 데이터를 실행하는 최첨단 기술을 시연했다.

토마스 릴제버그 인텔 IPS 그룹 제품 관리 및 전략 담당 선임 디렉터는 "서버 간 데이터 이동이 지속적으로 증가함에 따라 오늘날 데이터센터 인프라의 성능에 부담이 가중되고 있으며, 현재 솔루션은 빠르게 전기 I/O 성능의 실질적인 한계에 가까워지고 있다”라며, “그러나 인텔의 획기적인 성과로 고객들은 코-패키징 실리콘 포토닉스 인터커넥트 솔루션을 차세대 컴퓨팅 시스템에 원활하게 통합할 수 있게 되었다. 인텔의 OCI 칩렛은 대역폭을 높이고, 전력 소비를 줄이며, 도달 거리를 늘려 고성능 AI 인프라의 혁신을 약속하는 머신러닝(ML) 워크로드 가속화를 지원한다"라고 말했다.

OCI 칩렛은 최대 100m의 광섬유에서 각 방향으로 32Gbps 데이터 전송 64채널을 지원하도록 설계됐다. 더 높은 대역폭, 더 낮은 전력 소비, 더 긴 도달 거리에 대한 AI 인프라의 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다. 일관된 메모리 확장 및 리소스 분리를 포함한 새로운 컴퓨팅 아키텍처와 CPU/GPU 클러스터 연결의 향후 확장성을 지원한다.

전기 I/O는 고대역폭 집적도와 저전력을 지원하지만 약 1미터 이하의 짧은 거리까지만 제공한다. 데이터 센터 및 초기 AI 클러스터에 사용되는 플러그형 광 트랜시버 모듈(Pluggable optical transceiver modules)은 AI 워크로드에 필요한 확장 요건에 따라 거리를 늘릴 수 있으나 비용과 전력이 지속 가능하지 않은 수준이다. 코-패키징 xPU 광학 I/O 솔루션은 바로 AI/ML 인프라 확장에 필수적인 향상된 전력 효율성, 낮은 대기 시간, 더 긴 도달 거리 및 대역폭을 지원할 수 있다.

예를 들면 데이터 전송을 위해 CPU와 GPU에서 전기 I/O를 광학 I/O로 교체하는 것은 용량과 범위가 제한된 상품을 배포하기 위해 마차를 사용하는 것에서 훨씬 더 많은 양의 물건을 더 멀리까지 전달할 수 있는 자동차와 트럭을 사용하는 것으로 바뀌는 것으로 비유할 수 있다는게 인텔의 설명이다. 이러한 수준의 향상된 성능과 에너지 비용을 인텔 OCI 칩렛과 같은 광학 I/O 솔루션이 AI 확장에 가져올 수 있다.

통합된 OCI 칩렛은 현장에서 입증된 인텔의 실리콘 포토닉스 기술을 활용하고 온칩 레이저 및 광 증폭기를 포함하는 실리콘 포토닉스 집적회로(PIC)를 전기 IC와 통합시킨다. OFC에서 구현된 OCI 칩렛은 인텔 CPU와 함께 패키징 되었지만, 차세대 CPU, GPU, IPU 및 기타 SOCs(시스템온칩)와 통합할 수도 있다.

통합 OCI 칩렛은 최대 4Tbps 양방향 데이터 전송을 지원하며 PCIe(peripheral component interconnect express) 5세대와 호환된다. 시연에서 실시간 광 링크는 단일 모드 광섬유(SMF) 패치 코드를 통해 두 CPU 플랫폼 간의 송신기(Tx) 및 수신기(Rx) 연결을 보여주었다. CPU는 광학 비트 오류율(Bit Error Rate, BER)을 생성하고 측정했으며, 데모에서는 강력한 신호 품질을 보여주는 32Gbps Tx 아이(eye) 다이어그램과 함께 단일 광섬유에서 200GHz 간격의 8개 파장을 사용하는 Tx 광학 스펙트럼을 시연했다.

현재 칩렛은 각각 8개의 고집적도 파장 분할 다중화(DWDM) 파장을 전달하는 8개의 광섬유 쌍을 활용하여 최대 100m(실제 적용은 전파 시간 지연으로 인해 수십 미터로 제한될 수 있음)까지 각 방향으로 32Gbps 데이터의 64개 채널을 지원한다. 또한, 코패키징 솔루션은 에너지 효율이 탁월하다. 플러그형 광 트랜시버 모듈의 약 비트당 15 피코줄(pJ)에 비해 비트당 5 피코줄(pJ)만 소비한다.

추가적인 내용은 인텔 홈페이지에서 확인할 수 있다.