محتويات المقالة:
- مقدمة: عنق الزجاجة في عصر الذكاء الاصطناعي
- لماذا البصريات المدمجة؟ المشكلة مع الكابلات النحاسية
- الحل الضوئي: كيف تعمل تقنية CPO؟
- خطة إنفيديا: Quantum-X و Spectrum-X
- دور TSMC المحوري: خارطة طريق COUPE
- ليست خيارًا بل ضرورة: مستقبل مراكز البيانات
- الخاتمة: تسريع الذكاء الاصطناعي بسرعة الضوء
مقدمة: عنق الزجاجة في عصر الذكاء الاصطناعي
تتطلب مجموعات الذكاء الاصطناعي الحديثة الآلاف من وحدات معالجة الرسومات (GPUs) التي تعمل كنظام واحد متكامل. لكن مع نمو هذه المجموعات، يصبح التواصل بين هذه الوحدات هو عنق الزجاجة الأكبر. المتطلبات الهائلة لنقل البيانات بين وحدات معالجة الرسومات تدفع نحو تحول جذري: استخدام الضوء بدلاً من الكهرباء للاتصال. كشفت إنفيديا عن خططها الطموحة لاستخدام تقنية الضوئيات السيليكونية والبصريات المدمجة (CPO) بحلول عام 2026، في خطوة قد تصبح إلزامية للجيل القادم من مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي.
لماذا البصريات المدمجة؟ المشكلة مع الكابلات النحاسية
في مجموعات الذكاء الاصطناعي الكبيرة، يجب أن تكون المسافة بين الخوادم ومحولات الشبكة (switches) قصيرة جدًا للحفاظ على زمن وصول منخفض. لكن هذا التصميم يحد من حجم المجموعة. الحل هو نقل المحولات إلى نهاية الصف، مما يسمح بربط عدد أكبر من الخوادم. لكن هذا يزيد المسافة بشكل كبير، مما يجعل الكابلات النحاسية غير عملية عند السرعات العالية مثل 800 جيجابت في الثانية. هنا، تصبح الاتصالات الضوئية ضرورية.
الحل الضوئي: كيف تعمل تقنية CPO؟
تتجنب البصريات المدمجة (Co-packaged optics) العقوبات المرتبطة بالوحدات الضوئية التقليدية القابلة للتوصيل. بدلاً من أن تسافر الإشارة الكهربائية عبر اللوحة والموصلات قبل تحويلها إلى ضوء، تقوم CPO بتضمين محرك التحويل البصري بجانب شريحة المحول (ASIC) مباشرة. يتم تحويل الإشارة إلى ضوء على الفور تقريبًا. نتيجة لذلك، يتم تقليل الفقد الكهربائي بشكل كبير، وينخفض استهلاك الطاقة لكل منفذ من 30 واط إلى 9 واط فقط. هذا التصميم يزيل العديد من المكونات التي يمكن أن تفشل ويبسط بشكل كبير تنفيذ التوصيلات البينية الضوئية.
خطة إنفيديا: Quantum-X و Spectrum-X
ستقدم إنفيديا منصات توصيل بصرية قائمة على CPO لكل من تقنيات إيثرنت وإنفنيباند.
- Quantum-X InfiniBand: من المقرر إطلاقه في أوائل عام 2026. سيوفر كل محول 115 تيرابت في الثانية من الإنتاجية، ويدعم 144 منفذًا يعمل كل منها بسرعة 800 جيجابت في الثانية.
- Spectrum-X Photonics: من المقرر إطلاقه في النصف الثاني من عام 2026. سيعتمد على شريحة Spectrum-6 التي ستشغل جهازين، أحدهما يوفر 102.4 تيرابت في الثانية والآخر يصل إلى 409.6 تيرابت في الثانية.
تتوقع إنفيديا أن هذه المحولات ستلغي الآلاف من المكونات المنفصلة في مجموعات الذكاء الاصطناعي، مما يوفر تركيبًا أسرع وصيانة أسهل واستهلاكًا أقل للطاقة.
دور TSMC المحوري: خارطة طريق COUPE
يرتبط تطور مبادرة إنفيديا ارتباطًا وثيقًا بتطور منصة COUPE (المحرك الضوئي العالمي المدمج) من شركة TSMC. تتكشف خارطة طريق TSMC على ثلاث مراحل:
- الجيل الأول: محرك بصري لموصلات OSFP، يوفر 1.6 تيرابت في الثانية.
- الجيل الثاني: ينتقل إلى تغليف CoWoS مع بصريات مدمجة، مما يتيح 6.4 تيرابت في الثانية على مستوى اللوحة الأم.
- الجيل الثالث: يهدف إلى 12.8 تيرابت في الثانية داخل حزم المعالجات، مع تخفيضات إضافية في الطاقة وزمن الوصول.
هذا يعني أن أداء منصات إنفيديا الضوئية سيتحسن باستمرار مع تقدم تقنية TSMC.
ليست خيارًا بل ضرورة: مستقبل مراكز البيانات
تؤكد إنفيديا أن البصريات المدمجة ليست تحسينًا اختياريًا، بل هي “متطلب هيكلي” لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي المستقبلية. هذا يعني أن الشركة ستضع توصيلاتها البينية الضوئية كإحدى المزايا الرئيسية على حلول الذكاء الاصطناعي المنافسة، مثل تلك التي تقدمها AMD. وهذا يفسر سبب استحواذ AMD مؤخرًا على شركة Enosemi المتخصصة في هذا المجال.
الخاتمة: تسريع الذكاء الاصطناعي بسرعة الضوء
تمثل خطط إنفيديا لاستخدام الضوء للاتصالات خطوة ثورية في تصميم البنية التحتية للذكاء الاصطناعي. من خلال التغلب على قيود التوصيلات الكهربائية، تفتح تقنية CPO الباب أمام بناء مجموعات ذكاء اصطناعي أكبر وأسرع وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. لم يعد الأمر يتعلق فقط بقوة وحدات معالجة الرسومات الفردية، بل بكيفية تواصلها معًا. في المستقبل، سيتم تشغيل الذكاء الاصطناعي، بكل معنى الكلمة، بسرعة الضوء.
أسئلة شائعة
س: ما هي الضوئيات السيليكونية (Silicon Photonics)؟
ج: هي تقنية تستخدم السيليكون لإنشاء مكونات بصرية (ضوئية) يمكنها نقل البيانات باستخدام الضوء. هذا أسرع وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة من استخدام الأسلاك النحاسية التقليدية لنقل الإشارات الكهربائية.
س: ما هي الميزة الرئيسية للبصريات المدمجة (CPO)؟
ج: الميزة الرئيسية هي تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير (من 30 واط إلى 9 واط لكل منفذ) وزيادة الموثوقية عن طريق دمج المحرك البصري مباشرة بجانب شريحة المحول، مما يقلل من فقدان الإشارة وعدد المكونات.
س: متى يمكننا أن نتوقع رؤية هذه التكنولوجيا في السوق؟
ج: تخطط إنفيديا لإطلاق أول محولاتها القائمة على CPO في أوائل عام 2026.
