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Marvell 公布推出适用于定制 AI 加速器的突破性共封装光学元件架构
- 新的 Marvell AI 加速器 (XPU) 架构可为自定义 AI 服务器提供更高的带宽和更长距离的纵向扩展架构连接。
- 带有集成共封装光学元件 (CPO) 的 XPU 将 XPU 密度从单个机架内的数十个增加到横跨多个机架的数百个，从而增强了 AI 服务器性能。
- Marvell CPO 采用多代硅光子技术，该技术已投入使用八年多，现场运行时间超过 100 亿小时。
加利福尼亚州圣克拉拉，2025 年 1 月 6 日 — 数据基础设施半导体解决方案的先驱者 Marvell Technology, Inc.(NASDAQ: MRVL) 今天公布其采用共封装光学元件 (CPO) 技术的定制 XPU 架构的最新进展。以最近公布的定制高带宽内存 (HBM) 计算架构为基础，Marvell 现在着手扩大其定制芯片的佼佼者地位，使客户能够将 CPO 无缝集成到其下一代定制 XPU 中，并将 AI 服务器的规模从目前使用铜互连的一个机架内的数十个 XPU 扩展到使用 CPO 的多个机架内的数百个 XPU，从而提高 AI 服务器性能。这种创新式架构使云超大规模企业能够开发定制 XPU，以实现更高的带宽密度，并在单个 AI 服务器内提供更长距离的 XPU 到 XPU 连接，同时优化延迟和能效。该架构现可用于 Marvell 客户的下一代定制 XPU 设计。
Marvell 定制 AI 加速器架构利用高速 SerDes、Die-to-Die 接口和先进的封装技术，将 XPU 计算芯片、HBM 和其他小芯片与 Marvell 的 3D SiPho 引擎组合在同一基板上。这种方法无需让电信号离开 XPU 封装进入铜缆或穿过印刷电路板。借助集成光学元件，XPU 之间的连接可以实现更快的数据传输速率，并且距离比电缆长 100 倍。这使得 AI 服务器内的纵向扩展连接能够跨多个机架，并优化延迟和功耗。
CPO 技术将光学元件直接集成到单个封装中，从而在很大程度上缩短了电气路径长度。这种紧密耦合显著减少了信号损失，提高了高速信号完整性，并尽可能减少了延迟。CPO 通过利用高带宽硅光子光学引擎提高数据吞吐量，与传统铜缆连接相比，高带宽硅光子光学引擎可提供更高的数据传输速率且不易受到电磁干扰的影响。这种集成还通过减少对大功率电气驱动器、中继器和重定时器的需求来提高电源效率。通过实现更长距离和更高密度的 XPU 到 XPU 连接，CPO 技术有助于开发高性能、高容量的纵向扩展 AI 服务器，从而优化下一代加速基础设施的计算性能和功耗。
业界新面世支持 200Gbps 电气和光学接口的 Marvell 3D SiPho 引擎首次亮相 OFC 2024，是用于将 CPO 整合到 XPU 中的基础构件。Marvell 6.4T 3D SiPho 引擎是一款高度集成的光学引擎，具有 32 个通道的 200G 电气和光学接口，以及数百个器件，如调制器、光电探测器、调制器驱动器、跨阻抗放大器、微控制器以及许多其他无源器件。这些全都集成在一个统一的设备中，与具有 100G 电气和光学接口的同类设备相比，可提供 2 倍的带宽、2 倍的输入/输出带宽密度，并且每比特功率降低 30%。多位客户正在评估这项技术，以便将其集成到他们的下一代解决方案中。
八年多来，Marvell 一直为连续几代高性能、低功耗的 COLORZ® 数据中心互连光学模块提供硅光子学技术。该技术已被众多排名靠前的超大规模企业认证并部署到大批量生产中，以满足其不断增长的数据中心到数据中心的带宽需求。据记录，Marvell 硅光子设备现场运行时间超过 100 亿小时。
Marvell 在改造互连技术以提高加速基础设施性能、可扩展性和经济性方面一直处于先驱者地位。Marvell 互连产品组合包括用于定制 XPU 内高性能通信的高性能 SerDes 和 Die-to-Die 技术 IP、用于在同一主板上的 CPU 和 XPU 之间实现高效短距离连接的 PCIe 重定时器、用于克服内存挑战的突破性 CXL 设备、用于机架内短距离连接的有源电缆和有源光缆数字信号处理器、用于数据中心内部机架间连接的范围不断扩大的 PAM 光学 DSP，以及用于连接相隔数千公里的数据中心的相干 DSP 和数据中心互连模块。
Marvell 高级副总裁兼定制、计算和存储事业部总经理 Will Chu 表示：“借助采用 CPO 架构的 Marvell 定制 AI 加速器，云超大规模企业能够开发定制 XPU，这将显著提高其 AI 服务器的密度和性能。”“将光学元件直接集成到 XPU 可将定制加速基础设施的规模和优化提升到新的水平，超大规模企业必须达到这种水平才能满足 AI 应用程序不断增长的需求。”
Marvell 网络交换业务部高级副总裁兼总经理 Nick Kucharewski 表示：“AI 纵向扩展服务器需要更高的信号速度和更长距离的连接，才能支持前所未有的 XPU 集群规模。”“要通过更高的互连带宽和更长的覆盖范围来扩展性能，将共封装光学元件集成到定制 XPU 中是合乎逻辑的下一步。”
Marvell 光学平台高级副总裁兼首席技术官 Radha Nagarajan 表示：“硅光子器件对于扩展加速基础设施连接以满足不断增长的带宽需求、互连距离、功耗和总拥有成本至关重要。”“自 2017 年以来，Marvell 率先向顶级超大规模企业交付大批量硅光子器件，并利用这方面的专业知识为定制 XPU 连接的关键型 CPO 用例创建了一个尖端的 CPO 架构。”
LightCounting 创始人兼首席执行官 Vlad Kozlov 表示：“云超大规模企业将把 CPO 技术集成到其下一代定制 XPU 和纵向扩展服务器中，以满足 AI 不断升级的性能需求。我们预测，到 2029 年，CPO 端口出货量将从目前的不到 5 万个增加到超过 1800 万个，其中大部分端口将部署用于服务器内部连接。”“Marvell 在光学技术和定制 XPU 方面经验丰富，具有得天独厚的优势，可以帮助超大规模企业充分发掘 CPO 的潜力，使其成为基础设施不可或缺的一部分。”
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