高性能计算服务器系统的容量增加有很多障碍，需要很长时间才能消除它们。但近年来我们与许多专家深入探讨过的最重要的事件之一是，电信号不再用于将数据输入和输出计算引擎或网络 ASIC 的那一天。

随着这些设备的带宽每增加一次，电信号的传输距离就会随之缩短。到目前为止，材料科学家以及 PHY 和 SerDes 设计人员已经能够避免这一天，但迟早，元素周期表的适用部分会用完原子来做恶作剧，这就是开发硅的原因光子学是如此重要。

Hewlett Packard Enterprise 在光通信方面毫不逊色，其中包括The Machine 的核心，这是一个以内存为中心的并行系统，由惠普实验室多年前构建，作为光互连和内存池的测试平台. HPE 还支持 Gen-Z 协议，甚至在美国能源部的 PathForward 计划的主持下，为服务器创建了光学 Gen-Z 交换机和电光 Gen-Z 适配器，我们在 2019 年 9 月对此进行了详细介绍。此后不久，与竞争对手 HPE 一起作为 Gen-Z 的主要支持者之一的戴尔展示了基于 Gen-Z 技术的内存机架式服务器。

但是，当它考虑如何将硅光子学分层到未来几代交换机 ASIC 和其 Slingshot 以太网互连的网络接口时，我们最近与 HPE 讨论了这一点，系统制造商决定与 Ayar Labs 合作，这是一家硅光子学初创公司，由美国国防高级研究计划局资助，并在 2019 年初流片了其第一款电光芯片，我们在那个夏天晚些时候的 Hot Chips 2019 会议上学到了很多。Ayar Labs 认为，超过 112 Gb/秒的本机信号（在取消编码开销后转换为 100 Gb/秒），电信号将碰壁，这种观点得到了 Andy Bechtolsheim 的支持（以 Arista Networks、Granite Systems 和 Sun Microsystems 闻名）四年前。这是 Ayar Labs 同意的观点。

每个交换机 ASIC 和每个网络适配器都将利用 50 Gb/秒和 100 Gb/秒信号、NRZ 和 PAM-4 编码（可能还有其他级别的脉冲幅度调制编码）和通道数的组合来创建 200 Gb /sec、400 Gb/sec 和 800 Gb/sec 设备。但根据英特尔的 Barefoot Networks 网络团队和博通的硅光子学团队已经创建的研究和原型，我们认为在接下来的一两代互连中，硅光子学将不得不突破这道电信号墙。

这并不遥远，因此 HPE 和 Ayar Labs 之间建立了合作关系。

“最终，这对 Slingshot 来说并不是一个独特的问题，”HPE 高性能网络、HPC 和 AI 业务组产品管理高级总监 Marten Terpstra 告诉The Next Platform. “我们知道，在这些下一代中的某个地方——我不会明确说明哪一代——我们将在电气互连上遇到带宽限制，这会影响 ASIC，无论它们是 CPU 还是 GPU ，一个开关芯片。你走得越快，你制造的设备就越密集，功率、密度、复杂性和信号完整性的问题将变得如此重要，以至于电信号不再是商业上可行的解决方案。转折点即将到来，在未来几代人的某个地方——我们还没有非常明确地说明是哪一代人，但认为它是在未来几代人的某个地方——我们将达到这一点。”

就在几个月前，HPE 从未将 The Machine 转移到研究和原型之外，并且将所有 Gen-Z 知识产权纳入 CXL 联盟，HPE 没有心情尝试单独跳到硅光子学。

“如果您看看 400 Gb/秒或 800 Gb/秒交换机的外观，内部设计会变得越来越复杂，”Terpstra 解释道。“过去，在较低带宽的开关设计中，您只有一个开关 ASIC，您可以简单地将电信号一直传输到前面板。在某些情况下，您不能再这样做了，或者您必须使用特殊的电缆。我们将在 Slingshot 产品组合中遇到这个问题，我们已经与 Ayar Labs 进行了一年多的对话，他们通过创建基于硅光子学和集成封装的光学互连在该领域处于领先地位。他们不只是要创建组件，他们实际上想要创建一个生态系统，这使他们成为我们的完美合作伙伴。其他组件供应商将需要相同类型的集成，共同封装的硅光子学。我们必须有异构的解决方案，我们不能想出专有的东西。这种方法有一些阻力。我们有十年的硅光子学研究，我们本可以将其产品化，但我们故意选择不这样做。我们真正需要的是广泛的行业联盟，这样我们才能真正创建合法的异构系统。”

“由于我们将光从封装中传输出去，我们想要关注的是建立一个生态系统，该生态系统可以调整使用的波长数量、波长之间的距离以及峰的高度，”Saleh 解释说. “我们对我们的光学 I/O 和我们构建的小芯片感到兴奋，但我们专注于光的特性，以便我们能够在未来实现供应商的互操作性。为了使这个生态系统蓬勃发展，这个行业必须有其他公司。这就是为什么我们很高兴与慧与合作，因为他们可以设定期望并对供应商提出要求。”

自从退出隐身模式以来，Ayar Labs 一直在以某种身份与英特尔合作，预计一些超大规模企业和云建设者可能正在努力，戴尔、浪潮、联想和 IBM 可能会效仿。思科系统可能会更困难一些，因为它有自己的网络业务。但正如我们多次讨论的那样，硅光子学将成为实现跨越整个数据中心的分散和可组合基础设施的关键技术之一。

作为与 Ayar Labs 合作协议的一部分，该系统制造商的风险投资部门 Hewlett Packard Pathfinder 正在向 SiPho 新贵注入一笔未公开的资金。Ayar Labs 已经筹集了 6450 万美元的种子资金以及两轮风险投资（不包括 HPE 的投资），英特尔资本和 Globalfoundries 以及 BlueSky Capital、Applied Ventures、Castor Ventures 和 Lockheed Martin Ventures 等作为投资者其他。

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