Alchip聯(lián)合Ayar Labs 發(fā)布業(yè)界首款基于TSMC COUPE的光學(xué)子系統(tǒng)

  ICC訊 在TSMC（臺(tái)積電）于近日在歐洲舉辦的OIP論壇上，臺(tái)灣Alchip與Ayar Labs展示了一款基于TSMC COUPE平臺(tái)設(shè)計(jì)的完集成、內(nèi)封裝的光學(xué)I/O子系統(tǒng)，該方案可為下一代AI加速器提供光互連能力。這套光引擎解決方案將Ayar Labs的硅光子（SiPh）TeraPHY芯片與Alchip的電接口芯片以及可拆卸光學(xué)連接器結(jié)合在一起，可為每個(gè)加速器提供高達(dá)100Tb/s的帶寬，并通過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UCIe接口與其他芯片連接。這套方案適合需要獲得光互連能力卻無(wú)法從零開(kāi)始構(gòu)建光學(xué)子系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)商。

基于TSMC COUPE平臺(tái)設(shè)計(jì)的完集成、內(nèi)封裝的光學(xué)I/O子系統(tǒng)（來(lái)源：Tom's Hardware）

  2024年，TSMC推出的緊湊通用光引擎（COUPE）方案主要面向AMD或Nvidia等具備EIC和PIC自研能力的大型芯片公司客戶(hù)，TSMC負(fù)責(zé)為它們提供芯片制造服務(wù)。

  相比于Nvidia通過(guò)NVL72至NVL576平臺(tái)掌控從計(jì)算到橫向擴(kuò)展（Scale-out）連接的全棧技術(shù)，許多定制加速器設(shè)計(jì)者并不具備垂直整合資源，通過(guò)授權(quán)獲取技術(shù)并專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)能使其解決方案差異化的知識(shí)產(chǎn)權(quán)是更有效的商業(yè)方式。這正是Alchip與Ayar Labs開(kāi)發(fā)可量產(chǎn)光學(xué)子系統(tǒng)的價(jià)值，為中小型芯片設(shè)計(jì)商開(kāi)發(fā)芯片引入光互連功能，無(wú)需預(yù)先投入數(shù)千萬(wàn)美元進(jìn)行研發(fā)。

  根據(jù)介紹，Alchip與Ayar Labs合作解決方案是一套由三Chiplets（芯粒）組成的CPO（共封裝光學(xué)）I/O子系統(tǒng)，包含：

  · Alchip UCIe-A至UCIe-S協(xié)議轉(zhuǎn)換Chiplets，用于終止加速器的UCIe-A接口，并通過(guò)UCIe-S（流式傳輸）實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展協(xié)議（UALink、PCIe、以太網(wǎng)、SUE）；

  · Alchip的EIC芯片，提供低功耗SerDes、調(diào)制驅(qū)動(dòng)器、時(shí)鐘和控制功能；

  · Ayar Labs的TeraPHY PIC芯片，利用硅光子技術(shù)執(zhí)行光學(xué)調(diào)制與檢測(cè)。

  Alchip協(xié)議轉(zhuǎn)換器可承載通過(guò)UCIe物理接口封裝的非UCIe協(xié)議，因此可與使用專(zhuān)有協(xié)議的計(jì)算Chiplets協(xié)同工作。PIC采用微環(huán)（Micro-Ring）架構(gòu)，配備可拆卸光纖連接器以提升可制造性，并提供兩種鏈路選項(xiàng)：PAM4 CWDM（每跳延遲100-200納秒，誤碼率＜10??）和DWDM快速跟隨模式（每跳延遲20-30納秒，誤碼率＜10?12）。

  全新光學(xué)子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)極大規(guī)模的Scale-up，支持每個(gè)加速器超過(guò)100 Tb/s的帶寬，每臺(tái)設(shè)備具備256個(gè)以上光端口，能夠跨多個(gè)機(jī)柜連接數(shù)百個(gè)CPU并使其作為單一大型處理器運(yùn)行。兩家公司還設(shè)想該解決方案可用于內(nèi)存擴(kuò)展器。

  參考設(shè)計(jì)（模型）包含兩個(gè)全光罩加速器芯片、八組HBM堆棧、四個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換Chiplets和八個(gè)Ayar Labs TeraPHY光引擎，所有組件均安裝在集成無(wú)源器件的單一基板上以確保電源完整性。Alchip的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)展示了該平臺(tái)支持XPU-to-XPU、XPU-to-switch和switch-to-switch的連接，甚至可實(shí)現(xiàn)光學(xué)內(nèi)存擴(kuò)展。

  通過(guò)采用以Chiplets形式銷(xiāo)售的Alchip子系統(tǒng)，幾乎所有AI加速器開(kāi)發(fā)商都能為其加速器實(shí)現(xiàn)超高帶寬、低延遲且高能效的機(jī)柜級(jí)乃至多機(jī)柜級(jí)互連，這種能力將為中小型企業(yè)顯著節(jié)省研發(fā)開(kāi)支。

  https://www.tomshardware.com/tech-industry/semiconductors/industrys-first-tsmc-coupe-based-optical-connectivity-solution-for-next-gen-ai-chips-displayed-alchip-and-ayar-labs-show-future-silicon-photonics-device