Đồng kết nối chạm trần: vì sao AI cần CPO và mạng quang lập trình
CPO quang AI là kiến trúc đặt mô-đun quang học sát cạnh chip tính toán, thay thế phần lớn đường đồng truyền thống bằng đường quang tốc độ cao, giúp tăng băng thông, giảm điện năng cho kết nối giữa GPU và các tài nguyên mạng trong cụm AI. Khi năng lực GPU và ASIC tăng nhanh, đường đồng bắt đầu chạm giới hạn về công suất và tín hiệu, khiến kết nối trở thành nút thắt hơn là bộ xử lý. Chính vì thế, đồng không còn là vấn đề kỹ thuật nhỏ mà trở thành ranh giới của hạ tầng AI scale-up. "Copper interconnect is becoming the limiting factor for AI scale-up" là cách CEO Ayar Labs mô tả tình thế hiện tại. Trong bối cảnh đó, CPO và mạng quang lập trình không phải phụ kiện xa xỉ, mà là lớp hạ tầng bắt buộc nếu các nhà cung cấp muốn tiếp tục mở rộng cụm GPU qua nhiều rack, nhiều tòa nhà.
iPronics và mạng quang lập trình: chuyển mạch quang GPU thành sản phẩm
Điểm khác biệt lớn trong làn sóng hạ tầng AI mới là vốn không chỉ đổ vào GPU mà còn vào lớp kết nối quanh chúng. iPronics là ví dụ tiêu biểu: công ty tập trung vào chuyển mạch quang cho GPU, phát triển iPronics ONE – một nền tảng chuyển mạch mạch quang (OCS) dựa trên quang tử silicon, phục vụ kết nối trong rack và giữa các rack của cụm AI. Thay vì mạng cố định, hệ thống kết hợp phần cứng chuyển mạch với điều khiển bằng phần mềm, dữ liệu đo xa và giao diện lập trình để thay đổi đường kết nối mà không phải đấu dây lại thủ công. Nói cách khác, đây là mạng quang lập trình: cấu hình có thể thay đổi theo thời gian thực, chuyển lưu lượng sang đường khả dụng khi một tuyến lỗi, giữ cụm GPU tiếp tục làm việc thay vì đứng chờ dữ liệu. Mục tiêu gần nhất là mở rộng hoạt động và tăng tốc triển khai thương mại iPronics ONE, nhưng chưa có benchmark độc lập chứng minh mức cải thiện hiệu quả sử dụng GPU hay chi phí sở hữu.
Ayar Labs và “CPO Moore’s Law”: đưa quang đến sát chip
Nếu iPronics đặt trọng tâm vào chuyển mạch, Ayar Labs lại đánh vào bản thân giao diện quang bên cạnh chip. Công ty này được nhìn nhận như một người chơi CPO quang AI chuyên cung cấp giải pháp co-packaged optics để mở rộng cụm AI vượt khỏi một rack đơn lẻ. CPO đưa kết nối quang sát chip, rút ngắn đường đồng, giảm suy hao và điện năng cho I/O, mở đường cho băng thông cao hơn mà không bị giới hạn bởi PCB và connector. Một trục phân tích từ ngành sản xuất cho thấy CPO có thể nâng băng thông qua ba hướng: tăng tốc độ mỗi kênh từ 200G lên 400G trở lên, tăng số lượng kênh quang từ 16 lên 32, 64 kênh, và thêm ghép kênh theo bước sóng (WDM). Nếu băng thông CPO giữ nhịp tăng gấp đôi mỗi hai năm, giới phân tích kỳ vọng nó trở thành "CPO Moore’s Law" của thời AI, với khả năng tới 2040 đạt lý thuyết khoảng 128 lần mức hiện tại quanh 3,2T và mở dư địa lên hàng trăm terabit. Ayar Labs dùng số vốn mới để chuyển dần sang sản xuất khối lượng lớn, đầu tư phát triển sản phẩm, kiểm định, mở rộng hệ sinh thái sản xuất và khai trương trung tâm thiết kế mới.
Celero và công nghệ DSP coherent: kéo quang sâu vào mạng nội bộ AI
Trong bức tranh quang cho AI, CPO chưa đủ nếu phía đường truyền thiếu bộ não xử lý tín hiệu. Celero chọn vị thế đó với công nghệ DSP coherent siêu tiến trình, đặt cược rằng coherent optics có thể đi sâu từ các tuyến đường dài vào mạng nội bộ cụm AI. DSP là bộ xử lý tín hiệu số nằm trên đường quang, chuyển dữ liệu điện từ GPU, CPU, accelerator thành tín hiệu quang truyền qua sợi, rồi tái tạo lại ở đầu nhận. Với coherent, bộ xử lý không chỉ điều chế biên độ mà còn khai thác pha và phân cực ánh sáng, truyền nhiều thông tin hơn trên một liên kết và giữ tín hiệu ổn định ở khoảng cách xa hơn. Điều này quan trọng khi một tác vụ phải phối hợp hàng loạt bộ tăng tốc trên nhiều giá máy chủ, thậm chí giữa các tòa nhà; việc bổ sung sức mạnh tính toán mà mạng không chuyển dữ liệu đủ nhanh trong giới hạn điện năng, tầm truyền và số lượng sợi có thể triển khai là cách chắc chắn để lãng phí cụm GPU. Celero đã xác thực silicon DSP coherent tiến trình 2 nm và dùng vòng vốn mới cho R&D, lộ trình sản phẩm và chuẩn bị sản xuất; công ty đặt mục tiêu chuyển sang sản xuất vào năm 2027.
Cuộc đua hạ tầng AI scale-up: CPO quang AI sẽ thắng nếu chứng minh được thực tế
Nhìn lại, điểm chung của iPronics, Ayar Labs và Celero là họ cùng nhìn thấy một giới hạn: đồng kết nối không còn theo kịp quỹ đạo GPU, biến hạ tầng kết nối thành nút thắt mới của AI. Mạng quang lập trình, CPO quang AI và công nghệ DSP coherent xuất hiện như ba mảnh ghép của cùng một chiến lược: đưa đường quang sát chip, cho phép mạng tái cấu hình động và xử lý tín hiệu hiệu quả hơn, để cụm AI có thể mở rộng từ vài accelerator sang kiến trúc nhiều rack, nhiều tòa nhà mà không phải trả giá bằng điện năng quá lớn và băng thông bị bó cứng. Tuy nhiên, phần lớn tuyên bố vẫn ở dạng kế hoạch: iPronics và Celero đều đang trong giai đoạn triển khai thương mại hoặc chuẩn bị sản xuất, chưa có dữ liệu độc lập về mức cải thiện hiệu quả sử dụng GPU, điện năng hay tổng chi phí. CPO Moore’s Law sẽ chỉ là khẩu hiệu nếu các hệ thống thực tế không cho thấy băng thông tăng theo nhịp hai năm một lần và không được trung tâm dữ liệu chấp nhận ở quy mô lớn. Cuộc đua công nghệ này vì vậy là phép thử: hoặc quang trở thành chuẩn hạ tầng mới cho AI scale-up, hoặc ngành sẽ phải tìm một con đường khác vượt qua giới hạn đồng kết nối.
