Az Ayar Labs és a GUC folyadékhűtéssel tesztelte a CPO-t

Több mint 100 Tbps sebességű optikai kapcsolat

Az Ayar Labs szeptember 22-i közleménye szerint a vállalat és a Global Unichip Corp., röviden GUC, stratégiai együttműködésben integrálja a CPO-t a GUC fejlett ASIC-tervezési szolgáltatásaiba. A cél nagy sávszélességű, alacsony késleltetésű és energiahatékony optikai összeköttetések létrehozása a következő generációs mesterségesintelligencia-, nagy teljesítményű számítástechnikai és hálózati alkalmazásokhoz.

A közös fejlesztésben az Ayar Labs TeraPHY optikai motorjai kerülnek a GUC fejlett tokozási és ASIC-munkafolyamatába. Az új, több lapkát tartalmazó XPU-csomag a hagyományos elektromos összeköttetéseket optikai motorokra cseréli, amelyeket közvetlenül a csomag szerves hordozójához rögzítenek. A vállalat szerint ez több mint 100 Tbps teljes duplex optikai interfészt tesz lehetővé az XPU-csomagból, ami több mint egy nagyságrenddel haladja meg a jelenlegi XPU-k értékét.

A kialakítás 105 milliméteres és 140 milliméteres méretű csomagot használ. Ebben két XPU, nyolc HBM4 memóriamodul, négy I/O chiplet és nyolc, egyenként 12,5 milliméteres és 13 milliméteres TeraPHY optikai motor kap helyet. A teljesítménykeret meghaladja a 3 kW-ot, ebből az AI-processzorok 1500 wattért felelnek.

A hőterhelés volt a teszt központi kérdése

A több lapkás felépítés miatt az optikai motorok hőmérséklete és a szomszédos lapkák közötti hőátadás kiemelt tervezési kérdés. A hőtechnikai társszimuláció az elektromos viselkedést és a hőáramlást együtt modellezi. A módszerrel a tervezők előre jelezhetik a hőmérsékleteket, a forró pontokat és a megbízhatósági problémákat valós működési feltételek mellett.

A GUC hőintegritási tervezési folyamatában minden lapka teljesítménytérképét figyelembe veszik, majd a hőtechnikai áthallást és a dinamikus hőviszonyokat is vizsgálják. A közös elemzés célzottan kereste a helyi forró pontokat és azt, hogyan befolyásolja a teljes interposer, vagyis a lapkákat összekapcsoló hordozóréteg hője az optikai motorok működését.

A teszt három vizsgálatból állt. Először meghatározták az egyes komponensek hőellenállási célértékeit, majd két eltérő hűtési megoldást próbáltak ki. Az 5 és 6 méter per másodperces légsebességnél, 25 Celsius-fokon vizsgált hagyományos bordás léghűtés nem teljesítette az előírásokat. A hőmérséklet az I/O-lapka kivételével minden komponensnél jelentősen meghaladta a specifikációt.

A folyadékhűtés teljesítette az előírásokat

A hőellenállási elemzés szerint a rendszer akkor felel meg a követelményeknek, ha az ASIC hőellenállása legfeljebb 0,008 K/W, az optikai motoré pedig legfeljebb 0,15 K/W. A hideglemezes kialakítás ezeket a célértékeket 11,2 kPa nyomáseséssel az ASIC hideglemezénél és 18,8 kPa nyomáseséssel az optikai motor hideglemezénél érte el.

A végső tesztben 4,5 liter per perces térfogatáramú, ütköztetéses hideglemezes folyadékhűtést használtak. Ez a megoldás teljesítette a specifikációt, a közlemény szerint minden komponens a meghatározott hőmérsékleti határérték alatt maradt. A kialakítást azért választották, mert a hagyományos, párhuzamos csatornás rendszereknél nagyobb hőfluxus eltávolítására képes.

A hűtésben az ASIC esetében 0,15 milliméter vastag és 2,4 milliméter magas, az optikai motornál pedig 3 milliméter magas bordákat alkalmaztak. A hővezető anyag hővezetési tényezője 5,2 W/mK volt. A meghatározott hőmérsékleti célértékek szerint a HBM4-nek 95 Celsius-fok, a rendszerlapkának 125 Celsius-fok, az optikai motornak pedig 100 Celsius-fok alatt kell maradnia.

Az Ayar Labs és a GUC szerint az eredmények azt mutatják, hogy a CPO megfelelő hűtési megoldással megbízhatóan működhet nagy teljesítményű AI-rendszerekben. A mostani vizsgálatok állandó teljesítményfelvételt feltételeztek. A következő lépés a dinamikus munkaterhelések szimulációja lesz, amely az indulás, a betanítás, a rendszerindítás és a változó felhasználói terhelés során fellépő hőmérséklet-változásokat is elemzi.