顯卡還沒跑滿，數(shù)據(jù)中心先被“網(wǎng)線”卡脖子了。

不是，這年頭用在電視上的 Micro LED 技術 ，還能做成網(wǎng)線，用來傳數(shù)據(jù)了？

是這樣的，前陣子托尼在網(wǎng)上刷到這樣一條新聞，說微軟正在研究通過 Micro LED 光互聯(lián)技術（MOSAIC），來解決算力中心的數(shù)據(jù)傳輸，被 “卡脖子” 的問題。

emmm，雖然聽起來很抽象，但是負責數(shù)據(jù)處理的算力中心，反過來被數(shù)據(jù)傳輸卡了脖子，竟然是因為算力中心的網(wǎng)線 “不夠用了”。。。

你可能好奇了，我這會兒上某東搜條超六類的萬兆（10Gbps）網(wǎng)線也就十幾塊錢，咋能不夠用呢？

但其實它們跟數(shù)據(jù)中心用的網(wǎng)線，在連接速率上，差了可不止一個數(shù)量級 ——

我們家里的網(wǎng)線，通常能承載的最大速率就是 1000 Mbps - 2500 Mbps，也就是 1 Gbps - 2.5 Gbps。這兩年部分地區(qū)在推廣 “萬兆網(wǎng)絡”，匹配了 10 Gbps 的網(wǎng)線，但這幾乎就是民用網(wǎng)線速率的上限了。

而數(shù)據(jù)中心的端口交換速率，100 Gbps 早就已經(jīng)是主流，AI 算力中心的交換機，更是要做到 400 Gbps 起步。

其實就是因為 AI 大模型越來越大，在做訓練和推理的時候，服務器之間和 GPU 之間，都得交換大量數(shù)據(jù)，對帶寬的需求也就跟著變大了。

要傳遞這么多的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心現(xiàn)在用的銅纜和光纖，還真就 “不夠用了”。。。

先說銅纜，這種材料的特性就是傳輸速率和有效距離只能顧一頭。為了達到數(shù)據(jù)中心要求的高速率，高速銅纜的長度一般就只有 1-2m。這也就是為啥機柜內(nèi)部一個個 GPU 之間，往往是用銅纜來連接。

隨著傳輸速率增加，銅纜有效距離逐漸縮短（a）、光纖功耗逐漸增加（b）

而光纖雖然跑得又快又遠，可以跨機柜連接。但它涉及到復雜的 “光電轉換”，相關的電路非常費電，而且對溫度敏感，又容易老化，在機房這種極其高溫的環(huán)境下，非常容易出故障。

微軟的論文里就提到，如果全用光纖互聯(lián)，那么英偉達的 GB200 NVL72 機柜，功耗會原地暴漲 17%；超大規(guī)模的 GPU 集群，會每 6-12 小時就發(fā)生一次鏈路故障。。。

所以在綜合考慮之后，英偉達 GB200 NVL72 最終采用了銅纜連接方案。但這樣一來，里面的 72 個 GPU 只能被塞在單個機架里，導致整個機柜的供電和散熱壓力非常大。

而且維護起來也很麻煩。畢竟集成度做到這么高，一旦某個 GPU 或者傳輸鏈路上的哪個部分出點什么問題，真要修起來，整個機柜的運行都會受影響。

通過這個例子你也能發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的銅纜和光纖通信，已經(jīng)不能同時滿足數(shù)據(jù)中心高帶寬、低功耗和長距離的連接需求了。

而 MicroLED 光通信的出現(xiàn)，就是為了解決這個問題。

微軟提出的 MOSAIC，本質(zhì)上是用 MicroLED 像素做光源。你可以把發(fā)光的 MicroLED 像素陣列，想象成一個個摞起來的顯示器 ——

因為 MicroLED 像素可以獨立發(fā)光，每個像素就是一條傳輸數(shù)據(jù)的光通道。

所以發(fā)射端控制像素的亮滅，讓亮表示 1、滅表示 0。接收端再記錄每個像素的亮度變化，就能把接收到的長串 0/1，還原成原始的數(shù)據(jù)，也就能通過光信號來傳遞信息。

聽上去跟傳統(tǒng)光纖的通信原理差不多，但不同于光纖的 “窄帶寬、高速率”，MOSAIC 的傳輸模式屬于 “寬而慢” ——

咱們先來聊聊 “慢” 的事情。

MOSAIC 就規(guī)定，不需要像傳統(tǒng)光纖通信那樣，把單通道卷到 50 Gb/s、甚至 100 Gb/s 的超高速率，每個 MicroLED 像素可以摸摸魚，只跑 2 Gb/s 的 “低速率” 。

用這么慢的速率，還能實現(xiàn)高速傳輸，靠的是 MOSAIC 的另一個特性 “寬”。

以往要做到 800Gbps 帶寬，需要靠 8 個 100Gbps 的高速通道，而 MOSAIC 雖然單個通道降到了 2Gbps，但把 MicroLED 陣列做成 400 個像素點，就可以實現(xiàn) 800Gbps 的帶寬。

但可千萬不要以為，MicroLED 光通信的模塊體積和功耗，也會跟著 “失控 ”——

之所以 MOSAIC 敢用規(guī)模換速度，一方面是因為 MicroLED 像素本身只有幾微米到幾十微米，即使做成 400 個像素點的陣列，核心發(fā)光的芯片體積也不足 1 mm3。而傳統(tǒng) 800Gbps 級別的光模塊，核心的 光源/調(diào)制器體積，會達到 十幾 mm2 甚至幾十 mm3 的量級。

相當于把一粒小米和一粒大米放在桌面上比大小。

Micro LED 在同樣的像素間距下，像素尺寸更小、排列更密集

即使把 MicroLED 的連接速率，拓展到 1.6 Tbps，甚至 3.2 Tbps，也就是目前數(shù)據(jù)中心主流傳輸速率的 4 倍，整個 MicroLED 光模塊的體積，也不會比傳統(tǒng)光纖的光模塊更大。。。

另外一方面，MOSAIC 的傳輸線纜也比較硬核，直接把醫(yī)療內(nèi)窺鏡里用的 “多芯成像光纖” 搬進了機房。簡單來說，MicroLED 光通道的增加，并不會讓線纜變得更占地方。

因為這種光纖的內(nèi)部包含成千上萬個細小的纖芯，數(shù)量上完全可以覆蓋 MicroLED 幾百個光通道的連接需求。

MicroLED 多纖成像光纖，可承載數(shù)百個光通道

還是拿 800Gbps 的帶寬舉例，傳統(tǒng)的光纖方案，需要把 16 根單模光纖（ 8 根發(fā)射 + 8 根接收 ），封裝到一起。而 “多芯成像光纖” 相當于用一根線纜就能搞定高帶寬。

而且，這類多芯成像光纖可以做到 50m 的有效傳輸距離，也已經(jīng)遠超銅纜連接的極限了。

再加上，MicroLED 結構簡單，所以控制像素亮滅的電流開關也能做得簡單，省去了不少傳統(tǒng)光模塊的高功耗電路。

根據(jù)微軟的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)相同的帶寬，MOSAIC 的功耗，相比傳統(tǒng)的光纖互聯(lián)，最多可以降低 68%，故障率更是可以降到原來的 1/100。。。

可以說，有了這個技術，往后再搭建機柜或者服務器，就不需要在“粗重的銅纜”，和 “高功耗的光纖模塊” 中間糾結，而是多了一條在功耗、距離和帶寬之間更平衡的第三種方案。

數(shù)據(jù)中心常用的連接方案：交換機之間采用光纖連接，機柜內(nèi)部采用銅纜連接

只不過，目前 MicroLED 光通信還停留在技術驗證階段，臺積電、Avicena、兆馳等廠商也還在做原型機和產(chǎn)業(yè)布局，真正的大規(guī)模商用還沒有落地。

不過托尼倒是很看好這個技術的發(fā)展前景，畢竟 MicroLED 光通信，可是實打實地會降低功耗，而國外的電力緊缺一直是個大問題。

還有更重要的一點，就是咱們開頭提到的，現(xiàn)在算力中心越來越被通信效率 “卡脖子” 的問題?；蛘邠Q個角度來說，通信效率的革命，會反過來彌補算力的劣勢。

就比如現(xiàn)在華為的 384 超節(jié)點，里面單個昇騰 AI 處理器的性能并沒有那么強，但通過 384 顆 NPU 互相串聯(lián)成算力集群，就能夠讓整臺機器的性能，對標英偉達的 GB200 NVL72。

那么我想，能不能靠新的光通信協(xié)議 “彎道超車”，把數(shù)據(jù)傳輸做得更快、更省電、更可靠，可能會是 AI 競賽和算力 “游戲” 的下半場。。。

撰文：Levi

編輯：粿條 & 米羅 & 面線

美編：煥妍

圖片、資料來源：

microled.cn

nvidia.com

microsoft.com

suntechleds.com

theledstudio

Youtube——Micro LED ディスプレイ技術の新たな動き：Porotech