Фотонная ткань от Celestial AI — передовая технология межсоединения GPU

На конференции Hot Chips 2025 была представлена инновационная технология фотонной ткани от компании Celestial AI, предлагающая новый подход к соединению чиплетных модулей в крупноформатных GPU и ИИ-ускорителях следующего поколения. В отличие от традиционных электрических соединений, данное решение использует оптические каналы для передачи данных на высочайшей скорости.

Ключевой особенностью подхода Celestial AI является не только интеграция оптических компонентов, но и специализированная адаптация для использования с крупными графическими процессорами, в основе которой лежит оптимизированная компоновка и терморегуляция. Технология фотонной ткани фокусируется на организации памяти HBM с использованием промежуточного слоя. В системе PFLink от Celestial AI реализован кремниево-фотонный слой, содержащий как пассивные, так и активные компоненты. 

Компания разработала специализированные функциональные блоки SerDes, калибруемые под конкретные каналы передачи для достижения максимальной энергоэффективности без потери скорости. Также создан собственный оптический MAC (OMAC) для реализации функций надежности, доступности и обслуживания (RAS). 

В отличие от других оптических сетевых решений, компания применяет уникальную технологию модуляции — Celestial AI используются электроабсорбционные модуляторы (EAM), демонстрирующие лучшие показатели теплоотвода. Celestial AI также отмечает, что в современных оптических технологиях существует проблема разноскоростного роста пропускной способности и вычислительной мощности. При увеличении размеров многокристальных сборок периметр, необходимый для межчиповых соединений, растет линейно, в то время как площадь увеличивается квадратично. Чтобы исключить этот недостаток, технология фотонной ткани предлагает систему берегового размещения (shore placement), влияющего на организацию и использование кэш-памяти в чипах, а также оптимизирует межкомпонентные соединения. 

Фотонный подход, используемый Celestial AI, также позволяет высвободить пространство на лицевой панели чипа. В отличие от традиционных решений вроде CPO от Broadcom, Celestial AI обеспечивает оптический ввод-вывод через центральную часть ASIC-чипа, оставляя периферийные области для электрических интерфейсов, таких как HBM. Демонстрационное решение Celestial AI под названием Photonic Fabric Module реализовано в формате CoWoS-L с чиплетом, интегрирующим EIC, OIMB и оптический мост для многокристальных соединений. 

Для обеспечения безопасности оптических интерфейсов в процессе производства компания разработала специализированную технологию защиты. Первое поколение Photonic Fabric Module будет реализовываться в 16-портовых коммутаторах с интегрированной памятью. Компания уже провела четыре различных тейп-аута системы и представила детализированные характеристики модуля и устройства.

Нельзя не отметить, что технология Celestial AI представляет значительный интерес для отрасли искусственного интеллекта, демонстрируя практическую реализацию оптических соединений нового поколения. Решение открывает перспективы для создания более эффективных и производительных вычислительных систем, которые можно задействовать в огромном количестве отраслей, начиная от распространенных задач дата-центров и заканчивая развертыванием передовых ИИ-ориентированных инфраструктур.