下一代光互联揭秘

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光互连技术的未来前景非常光明，这得益于其在带宽、传输距离、效率和信号完整性方面相较于铜缆网络所具有的优势。然而，任何新技术都难免会面临技术难题和互操作性问题。上周在Hot Interconnects大会上，我们与几位专家就几项光互连多源协议（MSA）进行了讨论，并了解了这项重要工作的最新进展。

今年三月，众多光网络领域的顶尖公司签署了多服务协议 (MSA)，旨在携手合作，为这一新兴领域的标准制定和互操作性发展铺平道路。我们看到，这些协议涵盖六个领域，包括光计算互连 (OCI)、开放式共封装 (Open CPX)、超高密度可插拔光器件 (XPO)、线性可插拔光器件 (LPO)、扩束光器件 (EBO) 以及四核多核 (SDM4 MCF)。

在上周举行的IEEE第33届热门互连研讨会上，我们听取了参与其中四个项目（OCI、Open CPX、SDM4 MCF和XPO）研发的工程师们的发言。以下是讨论内容的简要总结。

OCI MSA

最重要的MSA之一是光计算互连MSA，它由AMD、博通、Meta、微软、英伟达和OpenAI共同发起，旨在构建一个开放的、以硅为中心的波分复用（WDM）标准，用于扩展光互连系统。在HotI大会上，我们采访了Meta的首席光学工程师兼光基础设施总监Drew Alduino。

“我们当然需要互连技术来实现光网络规模的扩展，”他说道。“我们面临的主要挑战是……随着规模扩展范围的扩大，单个机架的电气连接能力已经无法满足需求。”

据Alduino称，OCI MSA的六个创始成员已就200 Gbps双向链路的规范达成一致。他们目前正在制定400 Gbps的规范，预计将于2027年发布。

“800 Gbps 的速度会怎么样？这可能还要过几年才会出现。” Alduino 问道，“从行业角度来看，我们并不清楚届时的发展方向，也不知道会有哪些信号传输方案。我的意思是，我们还在努力实现 400 Gbps 的速度。然而，从 GPU 和集群的角度来看，这还需要好几代的技术才能实现。我们需要一个解决方案。”

阿尔杜伊诺表示，潜在方案的数量相当多，这使得问题变得复杂。每一项技术决策都会影响规范的其他方面，从而导致整体复杂性非常高。

“下一代互连技术的规模是什么？选择很多，”他说。“人们开始讨论梳状激光器、集成激光器、外部激光器、微型LED和像素。然后你又开始讨论调制速率是多少。你可以选择每根光纤2或4Gbps的速率，一直到每根光纤每秒太比特的速率。”

“然后你就会开始思考，嗯，相干传输是否可行？密集波分复用（DWDM）呢？我们是否应该采用比太赫兹信号传输更先进的技术？”阿尔杜伊诺继续说道。“然后，突然间，除了这些，你还会考虑设备外形尺寸等因素，这些因素也会影响你的能力，你打算如何实现？此外，这对系统架构又意味着什么？”

“正如丹·皮特（HotI 主持人）所说，这有点让人不知所措，”他继续说道。“不幸的是，这就像一团乱麻，所有事情都相互影响。”

Open CPX

由 TeraHop、Ciena、Coherent、Marvell、Molex 等公司建立的 Open Co-packaging (CPX) MSA 旨在规范共封装和近封装光引擎和插座。

TeraHop市场营销副总裁Ryan Yu向HoIT与会者介绍了这项MSA的最新进展。正如Yu所阐述的，CPX MSA的目标本质上是让客户、网络提供商和系统构建商能够自由地将铜缆和光纤几乎完全互换使用。

“有句名言：能用铜线就用铜线，必须用光纤就用光纤，”余先生说。“这其实很符合这个理念。基本上，你有一个插座，在设计系统时，你可以选择使用铜线或光纤，从而实现灵活的组合。而且，在这种情况下，你还可以实现光纤混合传输。”

虽然共封装光器件 (CPO) 有望降低 ASIC 和光缆之间的信道损耗，但 CPO 也带来了一系列自身的挑战，包括供应商可能被锁定在与特定 ASIC 连接的专有解决方案中。

“到目前为止，大多数推广的CPO都是单一厂商锁定的专有解决方案，”余先生说。“而且这些解决方案与ASIC芯片的集成度非常高。”

在高度集成的情况下，将光网络从ASIC中分离出来几乎是不可能的。如果不拆除ASIC，就很难对CPO进行维护，这会增加成本。“而且，如果我们试图将光模块更靠近集成ASIC，那么在集成度如此之高的情况下，铜缆的选择就几乎不可能了，”余先生说道。

这就是该MSA的使命：创建一个开放的CPO（通用产品组织），以实现经济高效的大规模人工智能部署。余先生表示，MSA最初只有6个成员，现在已经发展到80个。

SDM4 MCF MSA

今年春天，康宁、AFL、住友电工和 TeraHop 成立了空间分割复用 4 芯多芯光纤 (SDM4 MCF) MSA，目标是为物理 (PHY) 电缆层制定规范，并希望最终制定标准。

据康宁公司 MCF 解决方案项目经理 Gabe Sudduth 在 HoTI 上的演讲，该 MSA 目前专注于将标准电缆中的单根光纤芯升级为四根光纤芯。

他说：“总的来说，这种封装方式有四个‘普通纤芯’，它能让你在光纤路径中，也就是在一根玻璃丝上，获得比单芯光纤高出四倍的带宽。因此，与其他光纤解决方案相比，它确实提供了无与伦比的密度优势。”

将单根电缆的带宽提升 4 倍，除了能够传输更多数据之外，还能带来其他优势。部署所需的电缆数量减少，从而节省数据中心空间；同时，所需的连接器数量也减少，从而节省交换机和服务器的空间。Sudduth 表示，目前这主要是一种数据中心内部的横向扩展方案，但也具有一定的跨园区扩展潜力。

“就发布规范而言，我们可能比预期稍稍落后了一些，”萨德斯说。“我们在三月份发布新闻稿时，以为还需要几个月的时间。我认为从现在来看，应该会在几个月内完成。所以我仍然坚持之前的说法。”

萨德斯表示，该团队选择四个光纤纤芯作为最佳数量，但未来可能会增加更多。

“19层可能是包层厚度的上限了，”他在回答提问时说道。“我认为大家普遍认为4层才是合适的起点。2层太少，无法真正发挥其应有的效果；而超过4层，就必须对纤芯的光学特性参数进行超出常规范围的改变。”

XPO MSA

3 月份，Arista Networks、Lightmatter 和 Marvell 成立了超高密度可插拔光模块 (XPO) MSA，旨在为一种新型液冷可插拔外形尺寸收发器制定规范，该收发器支持 64 条高速电通道，比当前交换机机架密度提高了 4 倍。

Arista 的人工智能硬件架构和光网络高级总监 Sunil Priyadarshi 在 HoTI 期间讨论了 XPO MSA。

“与传统数据中心相比，人工智能数据中心存在一道网络壁垒，”Priyadarshi说道。“我更愿意说，这不仅仅是一道网络壁垒，而是一道密度、功率和冷却壁垒，因为正如你所知，随着越来越多的GPU连接在一起作为一个单一系统运行，随着GPU数量的增加，它们的扩展带宽也在不断提高。”

尽管CPO被视为光网络发展的未来，但目前现有的可插拔光器件仍被广泛采用。正如Priyadarshi所指出的，数据中心中部署了数亿个采用1.6T OCP封装的可插拔收发器。

“这足以满足GPU的连接需求吗？”他问道。“是的，可以满足。但是你需要的机架数量太多了，所以无法满足你的密度要求，而且可能也无法满足电力和散热要求，因为1.6T是风冷的。”

XPO MSA 提出了一种 12.8 Tbps 液冷光模块的规范。每个机架单元可容纳 16 个模块，该规范可支持 204.8 Tbps 的前面板密度，是现有 1600G-OSFP (1.6T) 标准的 4 倍。

Priyadarshi表示，新的XPO规范用途广泛，支持纵向扩展、横向扩展和跨部署扩展。“因此，它支持所有这些扩展，并且还支持各种类型的光学器件，例如DR、FR、LR、SR、ZR/ZR+以及慢速和宽频光学器件。”

（来源：编译自hpcwired ）

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