7/15/2024，光纖在線訊，AI算力正成為光互聯(lián)領(lǐng)域新的增長引擎。在傳統(tǒng)的通用計(jì)算時(shí)代，算力大約每兩年翻一番；然而，在AI計(jì)算時(shí)代，這一速度被大大加快，算力每3到4個(gè)月就能翻一番，相當(dāng)于每年增長200倍。因此，今年光互聯(lián)市場(chǎng)展現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長勢(shì)頭。

近日于蘇州舉辦的CFCF2024光連接大會(huì)上，阿里巴巴首席通信科學(xué)家謝崇進(jìn)詳解了邁向智算時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及光互聯(lián)的需求變化與挑戰(zhàn)。

回顧過去十年阿里數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，阿里云幾乎每兩年就會(huì)有一次技術(shù)更新。從架構(gòu)上看，從3.x版本到7.x版本，十年間經(jīng)歷了五代的變革；從1Gbps提升到今天的100Gbps，服務(wù)器的處理速度增長了100倍；從10Gbps發(fā)展到今天的200Gbps/400Gbps，光互聯(lián)的速度增長了40倍；而對(duì)分帶寬則在十年間提升了1000倍，主要是由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變革，從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)到Clos網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變。而在智算時(shí)代，隨著AI技術(shù)帶來的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革，網(wǎng)絡(luò)帶寬的增長潛力仍然巨大，有望持續(xù)實(shí)現(xiàn)千倍的增長。

阿里為AI大規(guī)模計(jì)算推出的智算網(wǎng)絡(luò)HPN 7.0，為了AI的GPU增加后端加速計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，架構(gòu)發(fā)生了很大的變化。阿里于2023年7月開始大規(guī)模部署基于阿里自研的SONiC操作系統(tǒng)，PHY-Less VSR設(shè)計(jì)的51.2T交換機(jī)，采用可插拔400G QSFP112光模塊，并依然采用單模和多模的混合技術(shù)，光模塊類型以400G VR4 和400G DR4為主，少量采用400G FR4。

謝崇進(jìn)分享說，AI本質(zhì)上是大規(guī)模并行計(jì)算的體現(xiàn)，它涉及多種并行機(jī)制，包括矢量并行化，將復(fù)雜的運(yùn)算分解為更小的單元，同時(shí)這些單元之間需要進(jìn)行更頻繁的交互，這無疑對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高的要求。

在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的功耗方面，我們也見證了顯著的變化。服務(wù)器方面，數(shù)據(jù)中心正從以X86架構(gòu)為主的通用計(jì)算服務(wù)器，轉(zhuǎn)向以GPU為主導(dǎo)的高性能計(jì)算服務(wù)器。在網(wǎng)絡(luò)層面，數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也從傳統(tǒng)的以太網(wǎng)轉(zhuǎn)向基于RoCE的以太網(wǎng)或基于InfiniBand（IB）的高性能網(wǎng)絡(luò)。

      
AI計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施與傳統(tǒng)通用計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施在多個(gè)方面存在顯著差異，包括服務(wù)器配置、處理器性能、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及功耗管理等。我們追求在AI計(jì)算中實(shí)現(xiàn)高吞吐量、低延遲和高可靠性，期望建立一個(gè)無損的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。這一點(diǎn)凸顯了光互連技術(shù)的重要性以及在技術(shù)創(chuàng)新方面的迫切需求。

龐大的AI集群首先需要更多的光互聯(lián)，光互聯(lián)鏈路主要包括主機(jī)ASIC和可插拔光模塊之間的電信道，以及光模塊之間的光鏈路；其次需要更大的帶寬和更高速的SerDes，預(yù)計(jì)明年200G/lane將真正走向市場(chǎng)；同時(shí)需要兼容更低時(shí)延、更低功耗、更高可靠性，包括鏈路質(zhì)量/故障和丟包直接影響計(jì)算的效率和性能。尤其是低時(shí)延與低功耗，有賴于業(yè)界使用全新的光電調(diào)制器和激光器，同時(shí)進(jìn)一步完善CPO/ LPO/ TRO等光電調(diào)制技術(shù)。

對(duì)于CPO，謝崇進(jìn)認(rèn)為CPO最大的挑戰(zhàn)在于改變了現(xiàn)有供應(yīng)生態(tài)，拋棄了現(xiàn)有成熟的可插拔模塊生態(tài)，而面向下一代可插拔技相仍然可行。對(duì)于LPO最大的挑戰(zhàn)在于需要全新的大量的互聯(lián)互通，包括交換機(jī)、LPO光模塊之間的認(rèn)證測(cè)試工作。對(duì)于TRO/LRO，具備更大的潛力，最大的優(yōu)勢(shì)在于測(cè)試變的簡單、互聯(lián)互通更容易，其功耗和時(shí)延等均介于Fully Retimed和LPO之間。

展望未來，AI時(shí)代更多的互聯(lián)需求，還將延伸至GPU-GPU之間scale-up 網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，CPU-GPU-DPU之間的 PCIe/CXL網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。而更多的芯片與芯片之間光互聯(lián)則具備更大的潛力，因此更多的創(chuàng)新技術(shù)，包括NPO、CPO、IPO技術(shù)，以及光交換OCS技術(shù)的發(fā)展迅速。