Synopsysは、スポンサー提供のブログ記事として公開された資料によると、OIF-CEI-112G-LINEAR-PAM4仕様に完全準拠する112ギガビットPHYとして同社が初めて開発したとする製品を発表した。この取り組みは、AIシステムおよびハイパースケールデータセンターの接続における電力コスト、レイテンシ、熱の削減を目的としている。
この動きは、AIクラスターが拡大し、同時に動作する数千個のアクセラレーターに依存するようになる中で進められている。こうした環境では、システムコンポーネント間の接続が性能と消費電力に影響を及ぼす要因となる。特に、アプリケーションが800ギガビットおよび1.6テラビットの速度へ移行する中で、その影響は大きい。資料によれば、インターコネクトはデータセンター全体の電力の約27%を消費しており、この数値は2010年以降46倍に増加した。
信号処理をホストのSerDesへ移行
従来の光モジュールは通常、信号処理のためにモジュール内部のリタイマーおよびデジタル信号プロセッサー（DSP）に依存している。これらのコンポーネントは、各接続に消費電力、レイテンシ、熱、コストを追加する。一方、線形光学のアプローチでは、信号処理をホストのSerDesへ移行し、光モジュール内部には、線形ドライバー、変調器、フォトダイオード、トランスインピーダンスアンプ（TIA）などの基本コンポーネントを残す。
資料によれば、この設計は、リタイマーを搭載した従来の光モジュールと比較して、最大50%の電力削減を実現できる。また、処理段数の削減によってレイテンシを低減し、AIアクセラレーターを高密度に収容するラック内の熱を抑えられる可能性がある。さらに、コンポーネント数と潜在的な故障箇所を減らすことで、システムを簡素化できる。
ただし、モジュールからDSPを取り除いても処理負荷がなくなるわけではなく、その一部はホストPHYへ移行する。そのため、このコンポーネントは、強固なシグナルインテグリティ、効果的なイコライゼーション、現実のチャネル環境における信頼性の高いデータ復元を実現しながら、異なるベンダーの製品間の相互運用に必要な規格にも準拠する必要がある。
112ギガビットでの適合性試験
OIF-CEI-112G-LINEAR-PAM4仕様は、PAM4を使用して53ギガボーで動作する、レーン当たり112ギガビットの線形接続について、電気的な制限、試験ポイント、適合性確認方法を定めている。資料は、これらの要件を標準化することで、ホストとモジュールの組み合わせごとに個別の調整と検証を行う必要性が減ると説明している。これは大規模に適用することが難しい作業である。
送信側では、Synopsysが示した特性評価結果により、標準試験条件下で強固なシグナルインテグリティが確認された。同社によると、電圧変調振幅、タイミングジッター、アイ開口の測定値は、CEI仕様で定められた限界値を満たし、複数の温度範囲で一部の場合にはそれを上回った。
受信側では、タイミングジッター耐性試験により、注入された正弦波ジッターおよび現実のチャネルにおける影響が存在する状況でも、受信機がデータを復元できる能力が確認された。Synopsysは、これらの結果がビットエラーと再送の削減、および負荷下での接続の安定性維持につながる可能性があるとしている。これらはAIおよびmachine learningネットワークにとって重要な要素である。
より高速な速度と統合光学への拡張
Synopsysは、試験結果によって112ギガビットPHYが仕様に準拠していることが確認され、信号の完全性を接続全体で維持しながら、DSPなしでホストとモジュール間を接続できる可能性が示されたとしている。このPHYは、MACおよびPCSコントローラー、MACsecセキュリティ技術、検証用IPに加え、PCIe 6.xおよび7.0、CXL、UALink、チップレット間接続、メモリーインターフェース、基盤IPを対象とするHPC IPポートフォリオを含む、より広範なエコシステムの一部である。
資料によると、光インターコネクト・フォーラム（OIF）は、レーン当たり224ギガビットで動作するCEI-224G-Linearの策定に着手しており、CEI-224G-LR/MRの2つのドラフトは会員によるレビューを受けている。また、3.2テラビットおよび6.4テラビットの接続用電気インターフェースを目標とするCEI-448Gフレームワークに向けて、2つのプロジェクトの範囲も定められている。
情報源はこの流れを、光エンジンをスイッチチップの隣に統合して銅線経路をなくす、パッケージ内蔵光学（CPO）の登場と結び付けている。資料には、新しいPHYの商用提供時期や具体的なライセンス条件についての詳細は記載されていない。そのため、入手可能な情報は、製品の適合性、特性評価結果、技術的な拡張性に限られる。