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光を使った高スループットCXLインターコネクトボード

製品名

Photowave

低遅延/低消費電力でCXLバスを光通信化
CXLメモリ拡張で高いアクセススループットを実現

光コンピューティング・エンジンPhotowave
Low Profile PCIe Card DCP 3.0 SFF Card Active Optical Cables

point
  • ラックマウントの構造を変えるCXLバス長距離伝送ボード
  • PCIe、OCP3.0、CDFP各インターフェイスラインナップ
  • CXL2.0準拠
  • 最大バス帯域:512GT/s(PCIeGen5 16レーン)
  • Bifurcation対応(CXL 16、8、4レーンで動作可能)

PhotowaveはLightelligence社のoNETテクノロジーでPC構成に進化をもたらします。 最新の光インターコネクト技術によりCXLバス通信を低遅延で長距離伝送可能。 CXL Type3によるメモリ拡張ユニットと組み合わせれば、数TB(テラバイト)クラスの広大な追加メモリプールをラックマウントの外に構築する事が可能です。

接続インターフェイスはボードタイプはPCI-Express Gen5やOCP3.0をサポート。CDFP接続によるAOCケーブルも提供しています。

PCIeモデルはロープロファイル仕様のため様々な1UラックマウントPCでも利用可能です。

CXLバス用光インターコネクト技術 “oNet - Optical Networking”

Photowaveは高密度シリコンフォトニクス技術を利用して作られた、CXLバス間通信を光に置き換える光インターコネクト製品です。CXLType3のメモリ拡張ユニットと組み合わせれば、追加のCXLメモリプールをラックマウントPCの"外に配置"する事ができるため、より効率的なラックマウントPCシステムを構成する事が可能です。

Bifurcationにも対応しており、複数のCPUへレーンを分けてメモリマップも可能。 CXL2.0準拠のためCXL Switchやメモリプーリングなど今後実装される新機能もサポート可能。 20ns以下(ボードタイプ)の低遅延通信により、高スループットかつコヒーレント対応なCXLメモリの特性を維持しながら、より大規模なメモリ拡張が可能です。

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CXL - Compute Express Link™

近年の機械学習やクラウドコンピューティングの技術発展により、大量のデータが生成されています。 その膨大な計算量に対応するため、多くのコアがシングルプロセッサ上に統合されるようになってきましたが、メモリ帯域幅と密度はCPUコアの増加に対して飛躍的に向上しておらず、メモリとCPU性能の間にギャップが生じてきています。 それを解決する新たなメモリ向けインターフェイス技術としてCXL(Compute Express Link)の実装がサーバー向けCPUで始まっています。 CXL技術を用いたデバイスを利用する事で追加のメモリ領域や拡張デバイスをPCの外側に構築する事ができ、自由にメモリ容量の追加やデバイス振り分けが可能になります。

CXLでは物理層に高速なPCI-Expressバスを利用し、プロトコルによって低遅延で信頼性のあるメモリアクセスを実現しています。デバイスへのアクセス方法ごとに異なるプロトコルが用意されており、メモリの拡張はType3に分類されます。CXLで拡張されたメモリはメモリ階層図ではローカルメモリとディスクキャッシュの間を埋める位置となり、ディスクキャッシュよりも低遅延で、ローカルメモリよりも大きく拡張可能なメモリ領域をCPUが利用可能になります。

また、CXLではキャッシュコヒーレンシをサポート。マルチコアでのメモリアクセス時にCPUキャッシュとメモリ内のデータの整合性が取れているので、ローカルメモリへのアクセス同様に一貫したデータアクセスをCPUへ提供可能。NVMeへのキャッシュやRDMA(イーサネット)を用いたキャッシュに比べ、高速かつ安全なメモリアクセスを実現可能です。CXL2.0ではSwitchの機能も実装されるため、CXLメモリプールをより柔軟に分割して各ホストCPUへ割り当てる事が可能となります。

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距離の影響

CXLバスの通信をPCIeケーブルで伝送する場合、距離による減衰の影響が大きくPC間の距離を伸ばす事が難しいです。また、ケーブルの太さも大きく物理的な干渉の問題もあります。光で伝送するPhotowaveだと両方の問題に対処ができ、距離による減衰も小さく、細い光ファイバケーブルで伝送が可能です。


アクセス性能

PhotowaveによるCXLメモリ拡張の性能比較のため、FlexGen(LLM推論をオフロード処理して負荷軽減するエンジン)を用いたOPT-66BのLLMモデル推論を、以下のハード仕様で実行しました。

P各リソースでオフロードした時のスループットを比較すると、NVMeディスクへのオフロードが最も遅く、スループットは1.984トークン/秒(1秒間に1.9トークンを生成)でしたが、CXLメモリへのオフロードは4.859トークン/秒と約2.4倍のスループット向上になりました。また、データ転送遅延がボトルネックとなってGPUが稼働していない状況が減り、常にGPU稼働率が高い状態を維持できているのを確認できます。また、データ転送のオーバーヘッドが小さいためCPU稼働率は逆に下がり、他の処理へのCPUリソース余裕も生まれます。

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Photowave - 各フォームファクタ仕様
製品名
Photowave-PCIe

Photowave-AOC
CXL仕様 CXL2.0
転送遅延 < 20ns + TOF(光ファイバー内の伝送時間) <1ns + TOF
消費電力 < 35W 15W
PCIe仕様 PCIe Gen5
最大帯域 32GT/s x16
バイファーケイション Single x16、Dual x8、Quad x4
サイドバンド制御 対応
BER 1e-12
インターフェイス PCI-Express x16 (LowProfile)対応 CDFP
対応ファイバケーブル MPO-24 OM3 Multi-mode
最大ケーブル長 30m(推奨最大値)
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商品コード(型番) 構成/内容 価格
CXLバス
光通信ボード
Photowave-PCIe CXL2.0対応光インターコネクトボード PCIeGen5 x16接続 お問い合わせ
Photowave-OCP3.0 CXL2.0対応光インターコネクトボード OCP3.0接続 お問い合わせ
Photowave-AOC CXL2.0対応光インターコネクトケーブル CDFP接続 お問い合わせ
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