PCIe Over Optics: la nuova frontiera delle comunicazioni ad alta velocità
Le interconnessioni in grado di fornire una vasta larghezza di banda sono sempre più cruciali nel contesto delle moderne tecnologie. In particolare, i carichi di lavoro legati all’Intelligenza Artificiale e al machine learning hanno notevolmente aumentato i requisiti minimi per gestire grandi volumi di dati. In questo contesto, PCIe 6.0 si configura come una delle tecnologie di punta. La sesta generazione dell’interfaccia PCI Express è ampiamente utilizzata per collegare componenti come CPU, GPU e acceleratori.
L’implementazione di PCIe 6.0 è ancora agli inizi, con le nuove schede madri e le soluzioni Hardware che iniziano a supportare PCIe 5.0 come soluzione mainstream. Tuttavia, le specifiche PCIe 6.0, approvate a gennaio 2022, sono ancora lontane da un utilizzo di massa.
Nel contesto delle moderni applicazioni, due aziende, Nubis Communications e Alphawave Semi, hanno annunciato di aver effettuato la prima dimostrazione della Tecnologia PCIe Express 6.0 su connessione ottica. Questa tecnologia, denominata “PCIe Over Optics”, si configura come una nuova frontiera di grande interesse nel mondo delle comunicazioni ad alta velocità.
OBIETTIVO: CLUSTER PIÙ SCALABILI ED EFFICIENTI PER L’INTELLIGENZA ARTIFICIALE
I fornitori di servizi data center stanno esplorando l’utilizzo di PCIe su collegamenti ottici per espandere la portata e la flessibilità dell’interconnessione per memoria, CPU, GPU e acceleratori personalizzati. L’obiettivo è quello di creare cluster più scalabili ed efficienti dal punto di vista energetico per le architetture di IA/ML.
Le due società, Nubis Communications e Alphawave Semi, hanno fatto uso di un sottosistema PCIe realizzato da Alphawave Semi con controller PiCORE IP e PHY PipeCORE, che “guida” e riceve il traffico PCIe 6.0 attraverso un motore ottico lineare Nubis XT1600. Questo motore ottico supporta fino a 16 corsie di connettività ottica PCIe Gen 6.0 ad alta densità o Ethernet a 100 Gbps per corsia, senza l’uso di retimers (dispositivi che ripristinano il segnale).
IL MOTORE OTTICO LINEARE
Il motore ottico lineare (linear optical engine) è un componente ottico progettato per trasmettere segnali ottici in modo lineare, senza applicare processi di modulazione o conversione del segnale in altri formati. Questa caratteristica è essenziale per le applicazioni informatiche e di intelligenza artificiale, in cui la precisione e l’integrità del segnale sono fondamentali.
COSA SIGNIFICA 64 GT/S
Il riferimento a 64 GT/s sta a significare che la velocità di trasferimento dati su ogni singola corsia del collegamento PCIe 6.0 è pari a 64 gigatransfers al secondo. Si tratta di un’unità di misura comune nei sistemi di comunicazione. La scelta di utilizzare “GT/s” anziché “Gbps” (gigabit al secondo) è legata alla natura del protocollo di comunicazione PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) e alla sua architettura di trasmissione dati.
Poiché un simbolo in PCIe 6.0 può rappresentare 2 bit di dati (grazie alla tecnica di codifica PAM4, Pulse Amplitude Modulation 4), il tasso di trasferimento effettivo sarà di 128 Gbps per ciascuna corsia. Nelle configurazioni a 16 linee (x16) di PCIe 6.0 si parla di 2.048 Gbps, ovvero 256 GB/s bidirezionali.
CONCLUSIONE
La dimostrazione della tecnologia PCIe 6.0 su connessione ottica rappresenta un passo significativo nell’evoluzione delle comunicazioni ad alta velocità. L’utilizzo di interconnessioni ottiche apre nuove possibilità per la creazione di cluster più scalabili ed efficienti nel contesto delle moderne architetture di intelligenza artificiale e machine learning. Si tratta di un ambito di grande interesse, che promette di rivoluzionare le comunicazioni inter-componente nei sistemi di elaborazione dati e di rendere disponibili velocità di trasferimento dati fino a oggi impensabili.