Соединения на основе MicroLED в сочетании с оптоволоконными кабелями для передачи изображений могут снизить энергопотребление сети до 50%, одновременно устраняя узкие места, возникающие из-за искусственного интеллекта в центрах обработки данных.
По мере того, как развитие ИИ приближает сети центров обработки данных к пределам энергопотребления и масштабируемости, исследователи Microsoft в Кембридже, Великобритания, тестируют оптические каналы связи на основе MicroLED, которые распределяют данные по тысячам параллельных путей с использованием оптоволокна для получения изображений. Компания заявляет, что такая конструкция позволяет обеспечить пропускную способность примерно на 50% меньше при меньшем энергопотреблении межсоединений и снижении затрат за счет использования стандартных компонентов.
Microsoft планирует коммерциализировать эту технологию совместно с партнерами уже в 2027 году. Этот импульс обусловлен тем, что существующие межсоединения — медные и оптические на основе лазеров — приближаются к практическим пределам по дальности, плотности, энергоэффективности и термостойкости, что делает энергетические бюджеты сети одним из главных ограничений при проектировании кластеров ИИ.
Переход от «узкого и быстрого» к «широкому и медленному»
Традиционные оптические сети основаны на передаче данных лазерами через ограниченное количество сверхбыстрых каналов. Подход MicroLED от Microsoft меняет эту модель, распределяя данные по тысячам более медленных параллельных каналов. По данным Microsoft, внутренние испытания показывают, что этот подход может обеспечить аналогичную пропускную способность при примерно на 50% меньшем энергопотреблении, чем традиционные оптические каналы связи, а также снизить затраты за счет использования коммерчески доступных компонентов.
«По сути, мы жертвуем скоростью передачи данных по каналам ради массового параллелизма», — сказал Паоло Коста, менеджер по партнерским исследованиям в Microsoft. «В результате мы получаем ту же пропускную способность, но с гораздо большей эффективностью».
В конструкции используется оптоволокно для визуализации — многожильная волоконно-оптическая технология, первоначально разработанная для медицинской эндоскопии, — которая объединяет тысячи световодных жил в один кабель, обеспечивая массовую параллельную передачу. Microsoft позиционирует каналы связи на основе MicroLED как обеспечивающие связь на расстоянии десятков метров, характерное для внутрицентровых соединений, занимая промежуточное положение между медными кабелями меньшей дальности и лазерной оптикой большей дальности.
Рон Вестфолл, вице-президент и аналитик HyperFrame Research, заявил, что такой подход может помочь Microsoft обойти один из самых распространенных компромиссов в проектировании инфраструктуры. «Я считаю, что переход Microsoft к сетевым технологиям на основе MicroLED обеспечит конкурентное преимущество, устранив компромисс между энергопотреблением и объемом данных», — сказал Вестфолл изданию. «Используя недорогие, коммерчески доступные MicroLED вместо дорогостоящих лазеров, Microsoft может значительно снизить капитальные затраты, необходимые для создания высокоплотных кластеров ИИ, которые в настоящее время востребованы на рынке».
От лабораторного прототипа до готового к установке в стойку оборудования
Компания Microsoft уже продемонстрировала рабочий прототип и, в сотрудничестве с MediaTek и другими партнерами, сообщает о миниатюризации системы до трансивера размером примерно с большой палец — форм-фактор, критически важный для интеграции в коммутаторы и серверы. Устройство объединяет микросветодиодные излучатели, оптику и фотодиоды для преобразования света в электрические сигналы.
«Этот прорыв потенциально может изменить практически все аспекты вычислительной инфраструктуры, начиная с высокоскоростных оптических кабелей», — сказал Дуг Бургер, технический сотрудник Microsoft.
Дополнительный материал к волоконно-оптическому кабелю с полой сердцевиной
Инициатива MicroLED дополняет работу Microsoft над волоконно-оптическими кабелями с полой сердцевиной (HCF) для передачи данных на большие расстояния.
В отличие от традиционного волокна, HCF передает свет преимущественно через воздух, что обеспечивает более быстрое распространение сигнала. Microsoft сообщает о до 47% более быстрой передаче и примерно на 33% меньшей задержке по сравнению со стандартным одномодовым волокном. Технология была разработана в Университете Саутгемптона и усовершенствована компанией Lumenisity, которую Microsoft приобрела в 2022 году.
Вместе эти две технологии нацелены на разные уровни сети: HCF предназначен для магистральных и межцентровых соединений, а межсоединения MicroLED — для ближних, высокоплотных соединений внутри центров обработки данных.
«Благодаря технологии MicroLED вы получаете преимущество светодиодов перед лазерами в плане эффективности», — заявил в своем заявлении Фрэнк Рей, генеральный директор Azure Hyperscale Networking. «Это напрямую приводит к снижению энергопотребления в масштабах предприятия».
Параллельно технология Hollow Core Fiber направлена на снижение уровня усиления сигнала на больших расстояниях, что позволит сократить как требования к инфраструктуре, так и энергопотребление.
Оптический сброс и реальность искусственного интеллекта
Внедрение технологии MicroLED компанией Microsoft происходит на фоне того, как сетевые возможности центров обработки данных перестают быть второстепенным фактором и становятся основным ограничителем масштабируемости ИИ. На протяжении большей части последнего десятилетия инновации были сосредоточены на вычислительных ресурсах — графических процессорах, ускорителях и специализированных микросхемах. Однако по мере роста кластеров сетевые возможности стали как узким местом производительности, так и основным фактором, определяющим затраты. Теперь развертывание ограничивается не только количеством операций с плавающей запятой (FLOPS), но и энергетическими бюджетами.
Именно здесь MicroLED приобретает стратегическое значение. Аргумент об энергоэффективности убедителен: если в масштабах производства удастся добиться 50% снижения энергопотребления межсоединений, общая стоимость владения в средах с интенсивным использованием ИИ может существенно снизиться. Архитектура также соответствует моделям трафика ИИ. Модель «широкий и медленный» хорошо подходит для распределенных задач обучения и вывода, в которых параллелизм важнее, чем высокая скорость обработки каждого канала.
Уэстфолл рассматривает этот шаг как ответ на растущие ограничения инфраструктуры. «С моей точки зрения, это нововведение решает проблему цифровой водопроводной системы, где традиционные медные и волоконно-оптические кабели достигают физических пределов энергоэффективности и надежности», — сказал он. Переход от прецизионных лазерных систем к стандартным компонентам MicroLED также позволит Microsoft изменить структуру затрат на инфраструктуру ИИ. «По мере подготовки к коммерциализации в 2027 году компания стратегически позиционирует себя для завоевания растущего рынка экологически чистого ИИ, предлагая 50-процентное снижение энергопотребления в сети», — добавил Уэстфолл.
Также существуют потенциальные конкурентные последствия. «Этот архитектурный сдвиг позволяет Microsoft масштабировать свои кластеры Azure GPU более плотно, чем конкуренты, такие как AWS и Google Cloud, которые по-прежнему привязаны к энергоемким и чувствительным к перегреву лазерным системам», — сказал Вестфолл. Он также утверждал, что сотрудничество с MediaTek помогает стандартизировать технологию для более быстрого внедрения.
Тем не менее, на пути к широкому внедрению остаются проблемы: готовность экосистемы, долгосрочная надежность вне лабораторных условий и сроки коммерциализации 2027 года оставляют место для развития альтернатив, включая интегрированную оптику и передовые электрические межсоединения.
Главный вывод: по мере того, как искусственный интеллект приближает инфраструктуру к физическим и экономическим пределам, следующая волна инноваций будет связана не только с более быстрыми чипами. Она будет направлена на более эффективную и экономичную передачу данных.
«В целом, я вижу, что Microsoft извлекает выгоду из бума ИИ, владея базовой физической эффективностью облака, — сказал Вестфолл, — подготавливая свою инфраструктуру к тому, чтобы она была самой быстрой и экономически эффективной для работы в масштабе».
