Optik alıcı-vericilerin bant genişliği, güç verimliliği ve entegrasyon seviyesindeki gelişmeleri devam ederken, etkileri veri merkezi ağının ötesine geçerek yapay zeka sistemlerinin mimarisine de uzanıyor. Optik ara bağlantılara geçiş, giderek artan bir şekilde yalnızca ham bant genişliği talebiyle değil, elektriksel SerDes ölçeklendirmesi, sistem güç bütçeleri ve fiziksel mimari kısıtlamaları arasındaki artan gerilimle de yönlendiriliyor.
Bu değişimin nasıl geliştiğini anlamak için öncelikle ölçeklenebilir ağlar ve yapay zeka sistemlerindeki bağlantı arasında ayrım yapmak faydalı olacaktır.
Ölçeklenebilir Ağlar ve Genişletme Ağları ve SerDes Zorlukları
Ölçeklenebilir ağlar, tek bir sunucu veya hızlandırıcı etki alanı gibi sıkıca bağlı bir sistem içinde performansı en üst düzeye çıkarmayı ifade eder. Amaç, son derece düşük gecikme süresi ve sıkı senkronizasyonu korurken daha fazla işlem gücü, bellek ve bant genişliğini bir araya getirmektir.
Fiziksel olarak, ölçeklenebilir ağlar genellikle bir sunucu içinde veya tek bir raf boyunca, genellikle on metrenin çok altında, kısa mesafelerde çalışır. Bu alanda, olgunlaşmış elektriksel SerDes ve NVLink gibi protokoller ile ortaya çıkan açık alternatifler tarafından desteklenen yüksek hızlı bakır ara bağlantılar baskınlığını koruyor.
Buna karşılık, ölçeklendirme, toplam sistem verimliliğini artırmak için iş yüklerini birçok sunucuya dağıtır. İletişim bir raf veya sıranın ötesine uzandığında, optik ara bağlantılar vazgeçilmez hale gelir. Bu nedenle Ethernet ve InfiniBand, günümüzün büyük ölçekli yapay zeka kümelerinin omurgasını oluşturarak, onlarca ila yüzlerce metre boyunca yüksek bant genişliğine sahip, enerji verimli iletişimi mümkün kılar.
Basitleştirilmiş bir yapay zeka hızlandırıcı mimarisi, bu iki alanın nasıl bir arada var olduğunu göstermektedir. Hesaplama katmanında, hızlandırıcılar çok yüksek bant genişliğine sahip bakır bağlantılar kullanarak L1 hesaplama anahtarlarına yukarı doğru bağlanır. Bunlar klasik ölçeklendirme bağlantılarıdır: kısa, yoğun ve minimum gecikmeyle büyük veri hacimlerini taşımak için optimize edilmiştir. L1 anahtarları daha sonra yine bakır üzerinden birbirine bağlanarak, birden fazla hızlandırıcının yazılım açısından neredeyse tek bir büyük cihaz gibi davranmasına olanak tanıyan sıkıca bağlı bir yapı oluşturur.
Trafik hiyerarşide yukarı doğru ilerledikçe, daha geniş veri merkezi ağıyla arayüz oluşturan L2 ağ anahtarlarında toplanır. Bu seviyede, sistemin daha uzun menzili, daha yüksek port sayısını ve ölçeklenebilir bant genişliği artışını desteklemesi gerektiğinden, optik takılabilir modüller baskın konumdadır.
Her iki alanda da artan zorluk, elektriksel SerDes’in hala gelişmekte olmasına rağmen, sistem seviyesinde giderek daha fazla kısıtlanmasıdır. Silikon üzerinde, SerDes 112G’den 224G PAM4’e ve ötesine kadar ölçeklenmeye devam etmektedir. Bununla birlikte, veri hızları arttıkça, paketler, alt tabakalar, PCB izleri, konektörler ve kablolar dahil olmak üzere elektriksel kanal sınırlayıcı faktör haline gelir. Mesafe boyunca sinyal bütünlüğünü korumak, giderek daha agresif eşitleme ve DSP gerektirir, bu da bit başına gücü artırır ve termal yükü artırır.
Binlerce SerDes şeridine sahip büyük yapay zeka anahtarları ve hızlandırıcı ağları için, bit başına enerjideki mütevazı artışlar bile raf seviyesinde yüzlerce watt’a dönüşür. Sonuç olarak, SerDes artık sadece devre seviyesinde bir sorun değildir; Bu, birinci dereceden bir mimari kısıtlama haline geldi.
Birlikte Paketlenmiş Optik (CPO) – Hangi Rolü Oynuyor?
İşte burada optik ve özellikle birlikte paketlenmiş optik (CPO), sistem tasarımını yeniden şekillendirmeye başlıyor.
IDTechEx’in “Birlikte Paketlenmiş Optik (CPO) 2026-2036: Teknolojiler, Pazar ve Tahminler” raporuna göre, yapay zeka sistem mimarilerinin kısa ve orta vadeli evrimi yıkıcı olmaktan ziyade kademeli olacaktır. Bağlantılar kısa, kontrollü ve enerji verimli kaldığı sürece bakır, ölçeklendirme alanında oldukça etkili olmaya devam ediyor. Özellikle NVIDIA liderliğindeki önde gelen platformlar, düşük gecikme süresi, maliyet avantajları ve en önemlisi, ölçekte güvenilirliği nedeniyle bakırı ölçeklendirme ağları için agresif bir şekilde kullanmaya devam ediyor. Bu açıdan bakıldığında, optik henüz sıkıca bağlı GPU ağlarında bakırın yerini alabilecek cazip bir alternatif değil.
En acil baskı noktası ise ağ anahtarı katmanında yatıyor.
Günümüzün ölçeklenebilir bağlantısı, anahtar ön paneline monte edilmiş takılabilir optiklere dayanmaktadır. Ancak, switch ASIC bant genişliği saniyede onlarca terabitten yüzlerce terabite çıktıkça, bu takılabilir model güç tüketimi, sinyal bütünlüğü ve ön panel yoğunluğu açısından artan kısıtlamalarla karşı karşıya kalmaktadır. Bağlantıların ön panele uzun elektrik yolları üzerinden geçmesi gerektiğinde, elektriksel SerDes’i giderek daha yüksek veri hızlarına ölçeklendirmek giderek daha verimsiz hale gelir.
CPO, optik motorları switch ASIC’e çok daha yakın, genellikle aynı paket içinde konumlandırarak bu sorunu çözmektedir. Elektrik yolunu önemli ölçüde kısaltarak, CPO G/Ç gücünü azaltır, sinyal bütünlüğünü iyileştirir ve giderek daha karmaşık elektrik kanallarına güvenmeden daha yüksek toplam bant genişliği ölçeklendirmesine olanak tanır. Aslında, optik erişim sorununu üstlenirken, elektriksel SerDes en verimli çalışma rejimine hapsolur.
Bu seçici dağıtım stratejisi, farklı endüstri oyuncularının optik benimseme konusundaki görüşleriyle örtüşüyor. NVIDIA, ölçeklendirme için bakırı öncelikli olarak kullanmaya devam ederken, CPO dahil olmak üzere optiklerin ağ altyapılarının ölçeklendirilmesinde kritik bir rol oynadığı açıkça görülüyor. Marvell ve Broadcom gibi diğer oyuncular ise ölçeklendirme altyapılarında optik bağlantıları kullanmaya daha açık görünüyor.
Uzun vadede, ölçeklendirme ve ölçek dışı arasındaki sınır daha az katı hale gelebilir. Mantıksal düğüm başına hızlandırıcı sayısı arttıkça ve sistemler daha büyük fiziksel alanlara yayıldıkça, bakır tabanlı ölçeklendirme altyapıları, elektriksel olarak uygulanabilir kalsalar bile, güç yoğunluğu, hava akışı ve kablolama karmaşıklığından kaynaklanan artan baskıyla karşı karşıya kalacaklardır. Bu tür senaryolarda, optik G/Ç, özellikle watt başına verimliliğin ultra düşük gecikmeden daha önemli olduğu çıkarım optimizasyonlu mimarilerde, ölçeklendirmede de rol oynamaya başlayabilir.
Önemli çıkarım
Önemli çıkarım, optiklerin bakırı her yerde aynı anda değiştirmeyeceğidir. Bunun yerine, yapay zeka sistem mimarileri pragmatik bir iş bölümüyle evrimleşiyor: gecikme ve güvenilirliğin en önemli olduğu ve erişimin kısa olduğu yerlerde bakır hakim olurken, elektriksel SerDes ölçeklendirmesinin güç, erişim ve yoğunluk sınırlarıyla çatıştığı her yerde optik genişliyor. Birlikte paketlenmiş optikler, SerDes’i ortadan kaldırmak yerine, onu en uygun fiziksel ve ekonomik sınırları içinde tutarak bu evrimde kritik bir dönüm noktası oluşturuyor.
IDTechEx’in “Birlikte Paketlenmiş Optikler (CPO) 2026-2036: Teknolojiler, Pazar ve Tahminler” raporu, birlikte paketlenmiş optik teknolojisindeki en son gelişmeleri kapsamlı bir şekilde inceliyor. Rapor, temel teknik yeniliklere ve paketleme trendlerine derinlemesine inerek tüm değer zincirinin kapsamlı bir analizini sunuyor. Başlıca sektör oyuncularının faaliyetlerini kapsamlı bir şekilde değerlendiriyor ve CPO’nun benimsenmesinin gelecekteki veri merkezi mimarisinin manzarasını nasıl yeniden şekillendireceğini öngören ayrıntılı pazar tahminleri sunuyor.
Raporun merkezinde, gelişmiş yarı iletken paketlemenin, birlikte paketlenmiş optik teknolojisinin temel taşı olarak kabul edilmesi yer almaktadır. IDTechEx, çeşitli yarı iletken paketleme teknolojilerinin CPO alanında oynayabileceği potansiyel rolleri anlamaya büyük önem vermektedir.
Bu rapor hakkında daha fazla bilgi edinmek ve indirilebilir örnek sayfaları görmek için lütfen www.IDTechEx.com/CPO adresini ziyaret edin veya IDTechEx’in sunduğu tüm araştırma portföyüne ulaşmak için www.IDTechEx.com adresini ziyaret edin.
Web Tasarım 