Am 27. Dezember veröffentlichte IEEE Spectrum einen Blogbeitrag, in dem berichtet wurde, dass die Startups Point2 und AttoTude eine „aktive RF-Kabel“-Lösung entwickelt haben, die Radiofrequenz (RF)/Terahertz (THB)-Technologie nutzt. Diese Lösung kombiniert die niedrigen Kosten von Kupferkabeln mit den Langstreckenvorteilen von Glasfasern, um leistungsstarke, erweiterte Konnektivität für in Racks montierte KI-Systeme bereitzustellen.
Die Geschwindigkeit des Trainings von KI-Modellen hängt von „Scale-out“ und „Scale-up“ ab.
„Scale{0}}verbindet mehrere Computer über ein Netzwerk für kollaboratives Computing, was in der Regel eine Übertragung über weite -Distanzen erfordert und hauptsächlich auf Glasfaser angewiesen ist. Beim „Scale{3}}up hingegen geht es darum, mehr GPUs in einen Supercomputer zu packen, sodass diese wie ein riesiges Gehirn zusammenarbeiten können, wobei sie sich hauptsächlich auf Kupferkabel für kurze -Distanzen und Verbindungen mit hoher-Dichte verlassen.
Das Kabel von Point2 besteht aus acht e-Tube-Fasern, von denen jede über 200 Gigabit Daten pro Sekunde übertragen kann.
Mit Nvidias Plan, die Anzahl der GPUs pro System bis 2027 von 72 auf 576 zu erhöhen, steigen die Datenübertragungsraten auf Terabit-Niveau. An diesem Punkt stoßen Kupferkabel an die physikalische Grenze des „Skin-Effekts“.
Der Skin-Effekt bezieht sich auf das Phänomen, dass, wenn Wechselstrom durch einen Leiter fließt, der Strom umso mehr dazu neigt, auf der Oberfläche (Haut) des Leiters zu fließen, je höher die Frequenz ist, was zu Platzverschwendung in der Mitte und einem erhöhten Widerstand führt.
Angesichts der physischen Engpässe von Kupferkabeln und der hohen Kosten von Glasfasern haben die Start-ups Point2 Technology und AttoTude einen anderen Ansatz gewählt und Radiowellentechnologie zur Datenübertragung genutzt.
Point2 steht kurz vor der Massenproduktion eines Polymer-Wellenleiterkabels namens „e-Tube“, das einen Chip enthält, der elektrische Signale in Millimeterwellensignale umwandelt. Die 1,6-Tb/s-Version enthält acht dünne Kerne, wobei jeder Wellenleiter sowohl das 90-GHz- als auch das 225-GHz-Frequenzband zur Datenübertragung nutzt.
Die steckbaren Module an beiden Enden des Kabels können digitale Signale direkt in modulierte Millimeterwellen-Radiofrequenzsignale umwandeln. Ein einzelnes Kabel kann eine Gesamtbandbreite von 1,6 Tbit/s und eine Übertragungsentfernung von bis zu 7 Metern bereitstellen, ausreichend für Rack-{4}montierte Erweiterungsanforderungen.
Das e{0}}Tube-Kabel, das 1,6 Terabit pro Sekunde überträgt, hat eine Querschnittsfläche, die nur halb so groß ist wie die eines 32{9}}Gauge-Kupferkabels, dennoch ist seine Übertragungsentfernung 20-mal größer. (Bildquelle: Point2) HF-Kabel lösen nicht nur das Entfernungsproblem, sondern erzielen auch Durchbrüche bei Energieeffizienz und Kosten. Point2-Daten zeigen, dass der Stromverbrauch und die Kosten des Systems nur ein -Drittel von denen optischer Übertragungslösungen betragen, wobei die Latenz nur ein Tausendstel beträgt.
Im Gegensatz dazu haben Hersteller wie Credo zwar aktive Kabel (AEC) mit eingebauten „Retimern“ eingeführt, um die Lebensdauer von Kupferkabeln zu verlängern, dies erhöht jedoch den Stromverbrauch und die Komplexität.
Ein anderes Unternehmen, AttoTude, erforscht ebenfalls ähnliche Konzepte, zielt jedoch auf einen höheren Frequenzbereich ab. Das System integriert eine digitale Schnittstelle, einen Terahertz-Signalgenerator und einen Mischer und ermöglicht die Datenkodierung auf Trägerwellen im Bereich von 300 bis 3000 GHz und die Übertragung über einen schmalen dielektrischen Wellenleiter.
Das Unternehmen hat erfolgreich eine Übertragungsrate von 224 Gbit/s bei 970 GHz unter Verwendung eines 4 {3}Meter-langen Wellenleiters demonstriert und rechnet mit einer künftig realisierbaren Übertragungsentfernung von etwa 20 Metern, was das Potenzial der Technologie für Anwendungen über größere Entfernungen unterstreicht.
Dave Welch, Gründer von AttoTude, weist darauf hin, dass die Photonik-Technologie unter Zuverlässigkeitsproblemen wie „Link-Oszillation“ leidet und eine extrem hohe Fertigungspräzision erfordert; während die Hochfrequenztechnologie (RF), die auf ausgereiften elektronischen Herstellungsprozessen basiert, eine höhere Zuverlässigkeit bietet und nicht die mikrometergenaue Ausrichtung optischer Fasern erfordert.
Obwohl HF-Kabel zunächst in Form von steckbaren Schnittstellen erhältlich sein werden, besteht das ultimative Ziel beider Unternehmen darin, HF-Transceiver direkt in das GPU-Paket zu integrieren. Nvidia und Broadcom versuchen derzeit, optische Module zusammen mit Prozessoren (CPO) zu verpacken, stehen jedoch vor erheblichen Herausforderungen bei der Herstellung und Wärmeableitung.
Hochfrequenzlösungen (RF) bieten aufgrund ihrer längeren Wellenlängen weitaus größere Toleranzen für die Präzision der Verpackungsausrichtung als Glasfasern und reduzieren die Anforderungen an die Wärmeableitung erheblich. Mit dem Markteintritt von Steckverbindergiganten wie Molex und Foxconn wird erwartet, dass diese „Radio Waveguide“-Technologie einige Kupferkabel und Glasfasern in zukünftigen KI-Rechenzentren ersetzen und zu einer neuen Arterie für die Erweiterung der Rechenleistung werden wird.
