Microsoft quebra barreiras de rede de IA com tecnologia óptica MOSAIC

Tecnologia MicroLED revolucionária resolve problemas de infraestrutura de IA

A Microsoft Research revelou uma tecnologia de rede óptica inovadora chamada MOSAIC que promete resolver gargalos críticos na infraestrutura de IA. A inovação aborda o que os pesquisadores chamam de "muralha de rede" - uma limitação fundamental onde as restrições de memória e rede reduzem o uso de GPU e a eficiência geral do sistema, apesar dos enormes investimentos em hardware de IA.

O Desafio Central: Cobre vs Compensações Ópticas

Os data centers tradicionais enfrentam uma escolha impossível entre cabos de cobre e ópticos. As conexões de cobre oferecem eficiência energética e confiabilidade, mas são limitadas a distâncias muito curtas abaixo de 2 metros, o que as restringe a alguns racks de GPU. As fibras ópticas podem atingir dezenas de metros, mas consomem significativamente mais energia e falham até 100 vezes mais que o cobre.

"Gargalos de memória e rede estão cada vez mais limitando o desempenho dos sistemas de IA, reduzindo a utilização de GPU e a eficiência geral," explica Paolo Costa, Gerente de Pesquisa de Parceiros na Microsoft Research e autor principal do projeto MOSAIC.

MOSAIC: Avanço na Arquitetura Larga-e-Lenta

A solução MOSAIC emprega uma nova arquitetura "larga-e-lenta" que utiliza centenas de canais paralelos de baixa velocidade com tecnologia microLED originalmente desenvolvida para displays de tela. Essa abordagem representa um desvio radical das arquiteturas atuais "estreitas-e-rápidas" que usam poucos canais de alta velocidade.

MicroLEDs, com tamanho de apenas alguns mícrons, podem ser modulados em diferentes Gbps e fabricados em grandes arrays. Uma conexão MOSAIC de 800 Gbps usa um array de microLED 20×20 que cabe em menos de 1 mm×1 mm de chip de silício. A tecnologia oferece quatro vantagens principais: eficiência energética aprimorada, alcance estendido até 50 metros, confiabilidade melhorada e escalabilidade simples.

Economias de Energia Enormes e Melhorias de Confiabilidade

De acordo com estimativas da Microsoft, o MOSAIC pode economizar até 68% de energia - mais de 10W por cabo - enquanto reduz a taxa de falha em até 100 vezes. Com envios globais anuais de cabos ópticos atingindo dezenas de milhões, isso se traduz em mais de 100MW de economia de energia por ano, o suficiente para alimentar mais de 300.000 residências.

A tecnologia é totalmente compatível com transceptores plugáveis atuais e oferece uma substituição direta para cabos de cobre e ópticos existentes sem mudanças na infraestrutura. Também é agnóstica a protocolos, funcionando com Ethernet, PCIe e CXL.

Implicações Futuras para Infraestrutura de IA

A combinação do MOSAIC de baixo consumo de energia, custos reduzidos, alta confiabilidade e longo alcance abre novas possibilidades para o design de infraestrutura de IA. Ele permite domínios de scale-up multi-rack, novas topologias de rede e pode facilitar a desagregação de recursos e a adoção de novas tecnologias de memória.

A pesquisa, que recebeu o prêmio Best Paper na ACM SIGCOMM 2025, representa uma colaboração de vários anos entre Microsoft Research, Azure e equipes do M365. A Microsoft está atualmente trabalhando com fornecedores para produzir a tecnologia e escalar para produção em massa.