كشفت Synopsys، وفق مادة منشورة بصيغة مدونة راعٍ، عن تطويرها ما تصفه بأنه أول PHY بسرعة 112 غيغابت متوافق بالكامل مع مواصفة OIF-CEI-112G-LINEAR-PAM4، في خطوة تستهدف تقليل كلفة الطاقة والكمون والحرارة في وصلات أنظمة الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات فائقة النطاق.
تأتي هذه الخطوة مع توسع عناقيد الذكاء الاصطناعي واعتمادها على آلاف المسرّعات التي تعمل بالتزامن. وفي هذه البيئات، تصبح الوصلات بين مكونات النظام عاملاً مؤثراً في الأداء واستهلاك الطاقة، خصوصاً مع انتقال التطبيقات إلى سرعات 800 غيغابت و1.6 تيرابت. وتشير المادة إلى أن الوصلات البينية تستهلك نحو 27% من إجمالي طاقة مراكز البيانات، وأن هذا الرقم نما 46 مرة منذ عام 2010.
نقل معالجة الإشارة إلى SerDes المضيف
تعتمد الوحدات الضوئية التقليدية عادةً على وحدات إعادة التوقيت ومعالجات الإشارة الرقمية DSP داخل الوحدة لمعالجة الإشارة. وتضيف هذه المكونات استهلاكاً للطاقة وكموناً وحرارة وتكلفة إلى كل وصلة. أما نهج البصريات الخطية، فينقل معالجة الإشارة إلى SerDes المضيف، مع الإبقاء داخل الوحدة الضوئية على المكونات الأساسية، مثل المشغلات الخطية والمعدّلات والثنائيات الضوئية ومضخمات تحويل التيار إلى جهد، أو TIA.
وبحسب المادة، يمكن لهذا التصميم أن يحقق ما يصل إلى 50% خفضاً في الطاقة مقارنة بالوحدات الضوئية التقليدية المعتمدة على إعادة التوقيت. كما قد يقلل الكمون نتيجة خفض مراحل المعالجة، ويحد من الحرارة في الرفوف الكثيفة لمسرّعات الذكاء الاصطناعي، إضافة إلى تبسيط النظام عبر تقليل عدد المكونات ونقاط الفشل المحتملة.
لكن إزالة DSP من الوحدة لا تلغي عبء المعالجة؛ إذ ينتقل جزء منه إلى PHY المضيف. لذلك يتعين على هذا المكوّن توفير سلامة إشارة قوية، ومعادلة فعالة، واستعادة موثوقة للبيانات في ظروف القنوات الواقعية، مع الالتزام بالمعايير اللازمة للتوافق بين منتجات مورّدين مختلفين.
اختبارات التوافق عند 112 غيغابت
تحدد مواصفة OIF-CEI-112G-LINEAR-PAM4 حدوداً كهربائية ونقاط اختبار وطرق امتثال للوصلات الخطية بسرعة 112 غيغابت لكل مسار، عند 53 غيغابود باستخدام PAM4. وترى المادة أن توحيد هذه المتطلبات يقلل الحاجة إلى ضبط مخصص والتحقق المنفصل لكل تركيبة بين المضيف والوحدة، وهو أمر يصعب تطبيقه على نطاق واسع.
في جانب الإرسال، أظهرت نتائج التوصيف التي عرضتها Synopsys سلامة إشارة قوية في ظروف الاختبار المعيارية. وقالت الشركة إن مقاييس سعة تعديل الجهد، والتشويش الزمني، وانغلاق العين، حققت الحدود المحددة في مواصفة CEI وتجاوزتها في بعض الحالات عبر درجات حرارة متعددة.
أما في جانب الاستقبال، فأكدت اختبارات تحمل التشويش الزمني قدرة المستقبل على استعادة البيانات عند وجود تشويش جيبي محقون ومؤثرات واقعية في القناة. وتربط Synopsys هذه النتائج باحتمال خفض أخطاء البت وإعادة الإرسال والحفاظ على استقرار الوصلة تحت الضغط، وهي عوامل مهمة لشبكات الذكاء الاصطناعي وال machine learning.
امتداد نحو سرعات أعلى وبصريات مدمجة
تقول Synopsys إن نتائج الاختبارات تؤكد توافق PHY بسرعة 112 غيغابت مع المواصفة، وتثبت إمكانية الاتصال بين المضيف والوحدة من دون DSP مع الحفاظ على سلامة الإشارة عبر الوصلة. ويأتي هذا PHY ضمن منظومة أوسع تشمل وحدات تحكم MAC وPCS، وتقنية أمان MACsec، ووحدات IP للتحقق، إلى جانب محفظة HPC IP التي تغطي PCIe 6.x و7.0 وCXL وUALink والوصلات بين القوالب وواجهات الذاكرة وIP الأساسي.
وتشير المادة إلى أن منتدى الربط البيني الضوئي OIF بدأ العمل على CEI-224G-Linear بسرعة 224 غيغابت لكل مسار، بينما تخضع مسودتا CEI-224G-LR/MR لمراجعة الأعضاء. كما يجري تحديد نطاق مشروعين لإطار CEI-448G بهدف واجهات كهربائية لوصلات بسرعة 3.2 تيرابت و6.4 تيرابت.
ويربط المصدر هذا المسار بظهور البصريات المدمجة مع الحزمة CPO، حيث تُدمج المحركات الضوئية بجوار شرائح التبديل لإزالة المسار النحاسي. ولا تذكر المادة تفاصيل عن توافر PHY الجديد تجارياً أو شروط الترخيص الخاصة به، لذلك تقتصر المعلومات المتاحة على التوافق ونتائج التوصيف والامتداد التقني للمنتج.