随着生成式AI技术的蓬勃发展，我们正步入一个万物存储、万物智能、万物互联的全新时代。在这个时代里，数据的洪流如潮水般涌来，对数据中心的基础设施提出了前所未有的挑战。为了满足AI模型日益增长的计算需求，大型语言模型（LLM）需要同时处理海量的多模态数据集，包括文本、图像、音频和视频等，这促使AI处理资源的需求急剧上升，并需要在整个数据中心内实现高效互连。
面对这一挑战，传统的数据互连方式已经难以满足现代AI集群的扩展需求。随着AI平台架构的多样化和定制化，以及年度升级节奏的显著加快，数据中心必须寻找更加高效、可靠的连接解决方案。在这样的背景下，“PCIe over optics”技术应运而生，为AI基础设施的扩展和升级提供了全新的可能。
PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）接口作为AI加速器和GPU上的原生可用接口，一直扮演着连接数据中心内部各个组件的重要角色。然而，随着AI集群规模的不断扩大，从最初的几个机架、数十个GPU，发展到跨越多个机架、数百个GPU的大型pod，互连长度迅速成为制约性能的关键因素。在PCIe 5.0数据速率下，虽然有源电缆能够覆盖到7米的距离，但在更高的数据速率下，如PCIe 6.x和PCIe 7.x，传统的铜缆解决方案已经无法满足跨机架连接的需求。
自 2017 年起，Astera Labs 致力于释放 AI 和云基础设施潜力，其智能连接平台以 PCIe®、CXL® 和以太网半导体解决方案及 COSMOS 软件套件为基础，构建可扩展、可定制架构。
该平台能实现远距离可靠连接，如今借助光学器件实现 PCIe 到行的连接，加速 GPU 集群部署；还通过软件定义架构和互操作性测试缩短 AI 平台部署时间；其深度诊断等功能可提高基础设施正常运行时间和利用率。
其产品系列丰富，Aries®PCIe®/CXL® 智能 DSP retimer 带宽高且被广泛应用，Aries PCIe/CXL 智能电缆模块（SCM）提供 7 米有源电缆用于机架连接，Taurus 以太网智能电缆模块（SCM）支持高速以太网连接，Leo CXL® 智能内存控制器优化内存管理。Astera Labs 在技术创新方面表现出色，为大规模部署先进方案奠定基础。
随着AI基础设施规模的扩大，传统无源直接连接电缆（DAC）已难以满足需求。高数据速率下，信号丢失问题加剧，限制了无源方案的有效性。为此，Aries PCIe/CXL® SCM™有源电缆（AEC）应运而生，其7米覆盖范围解决了DAC的连接距离限制，为AI加速器集群拓展提供了更多可能，布线可轻松延伸至机架外。但随数据速率提升至PCIe 6.x、7.x等高级别，无源和有源电缆将局限于单机架内。此时，PCIe over optics解决方案，特别是有源光缆（AOC），将在机架间连接中发挥关键作用，提供长距离、高稳定性能的连接，确保AI集群高效运行。
光纤链路已成为高速以太网连接的基石，支持超大规模数据中心内的长距离数据传输。将这一优势融入PCIe连接，通过开发新型PCIe over optics解决方案（含AOC），相较于铜缆，能显著扩展PCIe连接至机架集群范围，并优化电缆管理。
PCIe/CXL®在光学器件领域的运用，主要受其相较于以太网更低的延迟需求驱动，特别是在缓存一致内存事务及GPU间并行处理等高负载应用中。此外，这些应用还需借助专用软件对链路实施全面管理，以确保协议完全兼容及系统高度可靠。
总之，“PCIe over optics”技术的出现，为数据中心内部的数据传输提供了新的解决方案。它不仅提高了数据传输的效率和稳定性，还降低了运维成本，为AI平台的加速部署和下一代生成式AI应用程序的快速发展提供了有力支持。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，“PCIe over optics”有望成为未来数据存储与传输领域的主流技术之一。
来源：易天光通信 |
