Оглавление

Проблема сетевых узких мест в дата-центрах достигла критического уровня — современные медные и оптические кабели не справляются с требованиями ИИ-инфраструктуры, ограничивая эффективность GPU и масштабируемость систем. Команда Microsoft Research, Azure и M365 предлагает радикальное решение: технологию MOSAIC на основе микро-светодиодов, которая сочетает преимущества обоих типов соединений.

Фундаментальная проблема сетевой инфраструктуры

Современные дата-центры используют два типа соединений: медные кабели энергоэффективны и надежны, но ограничены расстоянием в 2 метра, а оптические волокна работают на десятки метров, но потребляют значительно больше энергии и имеют в 100 раз выше частоту отказов. Этот компромисс вынуждает проектировщиков создавать сверхплотные стойки с потреблением сотен киловатт, что создает проблемы охлаждения и ограничивает масштабируемость.

Архитектурный прорыв: широко и медленно

Технология MOSAIC использует принципиально другой подход — вместо нескольких высокоскоростных каналов (например, 8 каналов по 100 Гбит/с для 800 Гбит/с соединения) применяются сотни параллельных низкоскоростных каналов на основе микро-светодиодов. Эти микро-светодиоды, изначально разработанные для дисплеев, имеют размеры от нескольких до десятков микрон и могут модулироваться на скорости несколько Гбит/с.

Ирония в том, что технология из мира потребительской электроники (микро-светодиоды для умных часов и VR-шлемов) может решить фундаментальные проблемы ИИ-инфраструктуры. Это классический пример кросс-доменного инновационного переноса, где прорыв приходит из неожиданной области. Особенно впечатляет совместимость с существующей инфраструктурой — редкий случай, когда революционная технология не требует перестройки всего стека.

Ключевые преимущества MOSAIC

  • Энергоэффективность: до 68% экономии энергии (более 10 Вт на кабель)
  • Дальность: до 50 метров против 2 метров у меди
  • Надежность: в 100 раз ниже частота отказов по сравнению с оптическими решениями
  • Совместимость: полная поддержка Ethernet, PCIe, CXL без изменений инфраструктуры

Технические инновации и вызовы

Реализация архитектуры потребовала решения нескольких сложных технических проблем. Вместо использования отдельных волокон для каждого канала (что было бы непрактично из-за количества каналов) команда применила имиджинговые волокна, обычно используемые в медицинской эндоскопии. Эти волокна поддерживают тысячи ядер на одно волокно, позволяя мультиплексировать множество каналов.

Другая проблема — менее чистый спектр микро-светодиодов по сравнению с лазерами, что усложняет сопряжение с волокном и ухудшает передачу из-за хроматической дисперсии. Эти проблемы решены через новый дизайн микро-светодиодов и оптических линз, а также энергоэффективный чисто аналоговый электронный завершающий каскад.

Практическое значение для ИИ-инфраструктуры

Глобальные поставки оптических кабелей исчисляются десятками миллионов в год, и внедрение MOSAIC может обеспечить экономию более 100 МВт ежегодно — достаточно для питания 300 000 домов. Но что еще важнее, технология открывает возможности для переосмысления архитектуры ИИ-инфраструктуры:

  • Устранение необходимости в сверхплотных стойках
  • Включение новых сетевых топологий
  • Возможность разделения ресурсов
  • Упрощение коллективной оптимизации

Microsoft уже работает с поставщиками над коммерциализацией технологии и масштабированием до массового производства.

По материалам Microsoft Research Blog.