Microsoft doorbreekt AI-netwerkbarrière met MOSAIC optische technologie

Revolutionaire MicroLED-technologie lost AI-infrastructuurproblemen op

Microsoft Research heeft een baanbrekende optische netwerktechnologie genaamd MOSAIC onthuld die kritieke knelpunten in AI-infrastructuur belooft op te lossen. De innovatie adresseert wat onderzoekers de "netwerkmuur" noemen - een fundamentele beperking waarbij geheugen- en netwerkbeperkingen GPU-gebruik en algehele systeemefficiëntie verminderen ondanks enorme investeringen in AI-hardware.

De Kernuitdaging: Koper vs Optische Afwegingen

Traditionele datacenters staan voor een onmogelijke keuze tussen koperen en optische bekabeling. Koperverbindingen bieden energie-efficiëntie en betrouwbaarheid maar zijn beperkt tot zeer korte afstanden onder 2 meter, wat ze beperkt tot enkele GPU-racks. Optische vezels kunnen tientallen meters bereiken maar verbruiken aanzienlijk meer stroom en falen tot 100 keer vaker dan koper.

"Geheugen- en netwerkknelpunten beperken steeds vaker AI-systeemprestaties door GPU-gebruik en algehele efficiëntie te verminderen," legt Paolo Costa uit, Partner Research Manager bij Microsoft Research en hoofdauteur van het MOSAIC-project.

MOSAIC: Doorbraak in Breed-en-Langzaam Architectuur

De MOSAIC-oplossing maakt gebruik van een nieuwe "breed-en-langzaam" architectuur die honderden parallelle low-speed kanalen gebruikt met microLED-technologie die oorspronkelijk voor schermdisplays werd ontwikkeld. Deze aanpak vertegenwoordigt een radicale afwijking van huidige "smal-en-snel" architecturen die weinig high-speed kanalen gebruiken.

MicroLED's, met een grootte van slechts enkele microns, kunnen gemoduleerd worden op verschillende Gbps en worden gefabriceerd in grote arrays. Een 800 Gbps MOSAIC-verbinding gebruikt een 20×20 microLED-array die past in minder dan 1 mm×1 mm siliciumchip. De technologie biedt vier belangrijke voordelen: verbeterde energie-efficiëntie, uitgebreid bereik tot 50 meter, verbeterde betrouwbaarheid en eenvoudige schaalbaarheid.

Enorme Energiebesparingen en Betrouwbaarheidsverbeteringen

Volgens schattingen van Microsoft kan MOSAIC tot 68% aan stroom besparen - meer dan 10W per kabel - terwijl het falingspercentage tot 100 keer wordt verminderd. Met wereldwijde jaarlijkse verzendingen van optische kabels die tientallen miljoenen bereiken, vertaalt dit zich naar meer dan 100MW aan stroombesparing per jaar, genoeg om meer dan 300.000 huizen van stroom te voorzien.

De technologie is volledig compatibel met hedendaagse plugbare transceivers en biedt een drop-in vervanging voor bestaande koperen en optische kabels zonder infrastructurele veranderingen. Het is ook protocol-agnostisch, werkend met Ethernet, PCIe en CXL protocollen.

Toekomstige Implicaties voor AI-infrastructuur

MOSAIC's combinatie van laag stroomverbruik, gereduceerde kosten, hoge betrouwbaarheid en lang bereik opent nieuwe mogelijkheden voor AI-infrastructuurontwerp. Het maakt multi-rack scale-up domeinen mogelijk, nieuwe netwerktopologieën en zou resource-disaggregatie en adoptie van nieuwe geheugentechnologieën kunnen vergemakkelijken.

Het onderzoek, dat de Best Paper award ontving op ACM SIGCOMM 2025, vertegenwoordigt een meerjarige samenwerking tussen Microsoft Research, Azure en M365 teams. Microsoft werkt momenteel met leveranciers om de technologie te productiseren en op te schalen naar massaproductie.