AIフォトニクス – 未来の光インターコネクトを創り出す

ams OSRAMの「ワイド・アンド・スロー」アーキテクチャは、AIデータセンターにおけるスケールアップ、スケールアウト、および将来のチップ間通信のユースケースに対応します。

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高密度AI相互接続のためのマイクロアレイ技術

貴社のデータ通信アーキテクチャは、消費電力、発熱、複雑さを増すことなく、高まるAIの帯域幅需要に対応できますか？銅線や高速・狭帯域の光リンクには実用上の限界があるため、別のアプローチが必要です。
ams OSRAMは、2Dマイクロエミッタアレイに基づく「広帯域・低速」の光インターコネクトを開発しています。このアーキテクチャは、少数の複雑な高速チャネルに大量のデータを押し込むのではなく、より多くの並列低速チャネルにデータを分散させます。 その結果、コスト効率と電力効率を維持しつつ、伝送距離と低遅延を同時に実現する新しい光リンクアーキテクチャが誕生しました。
これをどのように実現するのか？当社の「AIフォトニクス」ビジョンでは、4つの構成要素を組み合わせることで、完全かつ最適化されたフォトニクスエンジンを提供することを目指しています：

  • 発光：高帯域幅密度の光信号を発するマイクロエミッタアレイ
  • Detect（検出）：光を電気データに変換し、シグナルインテグリティを維持するマイクロフォトダイオードアレイ 
  • Process（処理）：混合信号CMOS IC（AFEなど）によるデータの処理、調整、およびデジタル変換
  • 統合（Integrate）：先進的なパッケージング技術により、光素子と電子素子を一体化します。

HPCやAIデータセンターの相互接続を開発中ですか？ams OSRAMのマイクロエミッター、ミックスドシグナルIC、フォトダイオードに関する専門知識が、お客様の次世代アーキテクチャをどのように支援できるか、ぜひ弊社チームまでお問い合わせください。

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集積フォトニクスを活用して、より効率的なAI相互接続を構築する

消費電力、発熱、システムの複雑さを増すことなく、帯域幅密度を向上させるにはどうすればよいでしょうか？ams OSRAMは、AIおよびHPCデータセンターの接続性に向けた「広帯域・低速」アプローチの検討を支援します。当社が今後発売予定のマイクロエミッタアレイ、マイクロフォトダイオードアレイ、およびミックスドシグナルCMOS ICは、統合された光ビルディングブロックとして連携して機能するように設計されています。 これにより、スケールアップ、スケールアウト、およびチップ間通信といったユースケースに向けた、効率的で信頼性が高く、スケーラブルなリンクを開発するための基盤が提供されます。光トランシーバーモジュール、相互接続アーキテクチャ、データセンターシステムのいずれを設計する場合でも、ams OSRAMと連携して、これらの技術がお客様の要件にどのように適合するかを評価・モデル化することができます。

光インターコネクトによる帯域幅密度のボトルネック解消

従来の銅ベースのリンクは、帯域幅密度と伝送距離の限界に達しつつありますが、一方で、AIのスケールアップが進む分野では、まさにそれらが求められています。当社の2次元マイクロエミッタアレイは、高度に並列化された光リンクを実現し、コンパクトなフォームファクタを維持しつつ、大幅に高い帯域幅密度を提供します。

電力効率とシステムレベルの性能の向上

高速エミッタに基づく高速・狭帯域の光リンクでは、より厳しい信号対雑音比の要件が求められ、エネルギー消費も増加する。一方、低速エミッタを多数並列に用いる当社の「広帯域・低速」アーキテクチャでは、シグナルインテグリティの要件が緩和され、電子回路が簡素化され、1ビットあたりのエネルギー消費を低減できる。

低遅延および遅延ジッター    

「ワイド・アンド・スロー」アーキテクチャの主な利点は、低遅延と遅延ジッターの最小化であり、これらはいずれも、厳密に同期されたAIトレーニングシステムにとって極めて重要です。 高速・狭帯域のリンクでは、複雑なデジタル信号処理（DSP）が使用されるため、処理遅延やジッターにばらつきが生じますが、ワイド・アンド・スローでは処理段階とリタイミングのオーバーヘッドを大幅に削減し、予測可能で安定したパケット配信時間を確保します。

冗長性と堅牢性による信頼性の向上

単一エミッタや低カウントのアーキテクチャは、リンク全体に支障をきたす可能性のある故障の影響を受けやすい。2次元マイクロエミッタアレイが本来備えている冗長性により、個々のエミッタの劣化や故障があっても、動作を継続することができる。当社の「ワイド・アンド・スロー」リンクに使用されている材料システムは、自動車や産業用途において数十年にわたりその信頼性が実証されており、過酷な環境下でも堅牢な動作を支えている。

銅線と比較して、より広範な展開と柔軟性を実現

将来のAIデータセンターは、複数の列にまたがる大規模なスケールアップ型ファブリックを基盤とするようになります。これにより、AIインフラストラクチャの設計者にさらなる柔軟性を提供するため、より長い伝送距離が求められます。銅ベースの相互接続が限界に達する中、ams OSRAMのアプローチにより、伝送距離を最大10倍まで延伸することが可能になります。

他のソリューションと比較して魅力的なTCO

「ワイド・アンド・スロー」アーキテクチャは、銅線や「ファスト・アンド・ナロー」といったソリューションと比較して、魅力的な価値提案を提供します。帯域幅あたりの価格（EUR/Gbps）は銅線に近い水準でありながら、通信距離と帯域幅において大きなメリットをもたらします。「ファスト・アンド・ナロー」と比較すると、帯域幅あたりの価格はさらに低くなると予想されます。

実績のある高収率で拡張性のある生産  

製造およびパッケージングのパートナー企業には、明確なプロセスウィンドウとテスト戦略を備えた、高歩留まりで拡張性のある生産が求められています。ams OSRAMは、マイクロエミッターの開発と量産において先駆的な役割を果たしています。その一例として、2023年以降、自動車業界向けにEVIYOS製品を量産出荷していることが挙げられます。

次世代アーキテクチャに向けた先進的なプラットフォーム 

業界は、単に速度を向上させるだけのスケーリングにおいて、物理的および経済的な限界に近づきつつあります。 当社のアプローチは、スケーリングのパラダイムを「高速化」から「並列化の強化」へと転換し、新興のチプレットおよびAIシステムアーキテクチャに対応した、将来性のある光インターコネクトプラットフォームを構築します。このプラットフォームは、レーンあたりの性能だけでなくアレイ密度にも応じてスケーリングが可能であり、より長期的かつ持続可能なロードマップを提供します。

なぜams OSRAMを選ぶべきなのでしょうか？

次世代光インターコネクトに向けた「ワイド・アンド・スロー」アーキテクチャの先駆的取り組み

大規模なAIスケールアップ分野では、消費電力、レイテンシ、帯域幅密度、信頼性のすべてを兼ね備えた相互接続が求められます。ams OSRAMの「ワイド・アンド・スロー」アーキテクチャは、高密度かつ並列な光チャネルを介してデータを分散させることで、大規模なAIファブリックに必要な伝送距離と予測可能な低レイテンシを実現すると同時に、コスト効率と電力効率も維持します。

すべてのフォトニクス・エンジンの構成要素を一箇所に集約 

ams OSRAMは、フォトニクスエンジンの構成要素であるマイクロエミッタアレイ、マイクロフォトダイオードアレイ、ミックスドシグナルCMOS IC、光学部品、および先進的なパッケージング技術を統合しています。この統合的なアプローチにより、発光、検出、処理、および統合のシステムレベルでの最適化が実現されます。

半導体、エミッタ、センサーの製造において確固たる専門知識を持つグローバルメーカーとして、ams OSRAMは、AIスケールアップ用相互接続における超大量生産の要件に対応できる体制を整えています。当社の品質への取り組みは、実績のある製造手法、自動車グレードの集積化経験、そして信頼性、製造性、供給の継続性に重点を置いたものに基づいています。

 

次世代のAIデータセンター用接続技術の開発に取り組んでいらっしゃいますか？ams OSRAMの光インターコネクトチームまでご連絡ください。お客様の要件についてご相談いただき、未来の光インターコネクトを共同で開発するための協業の可能性について検討しましょう。 

 

 

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