Wymagania dotyczące zużycia energii modułu optycznego centrum danych
Dec 13, 2025|
Kosztmoduły optycznew rzeczywistości nie jest największą siłą napędową wyboru technologii przez centra danych. Pierwszym czynnikiem jest zużycie energii, drugim gęstość pasma, a trzecim koszt.
W dzisiejszych czasach budując centra danych, firmy praktycznie starają się pozyskać elektrownie. Zużycie energii w centrach danych jest często opisywane w ten sposób: stanowi już xx% światowego zużycia energii, co jest przerażającą liczbą.
W 2018 roku powołano dedykowaną organizację, której zadaniem jest promowanie ograniczania zużycia energii w centrach danych. Przepustowość przełącznika podwaja się co trzy lata. Wraz z wykładniczym wzrostem przepustowości przełączników w centrach danych zużycie energii będzie coraz bardziej alarmujące, co sprawi, że redukcja zużycia energii stanie się głównym trendem.
Porównałem pobór mocy modułu optycznego z poborem mocyprzełącznikza pomocą współczynnika konwersji.
Obecnie stosowane są przełączniki 12,8TModuły optyczne 400G, mają minimalny pobór mocy 8 pJ/bit.
Czy wiemy, jakie są oczekiwane cele wobec centrum danych?
Docelowe zużycie energii wynosi 1 pJ/bit, a docelowy koszt to 0,1 USD/G. Obie postacie stanowią ogromne wyzwanie.
Pamiętacie cel sprzed dwóch lat? 1G za 1 dolara zszokowało wiele osób i choć wydaje się, że minęło całe wieki, to już zostało osiągnięte. Sieć branżowa już ma trudności z poradzeniem sobie z obecnymi-najniższymi cenamiModuły 100G, więc jak przetrwa, gdy cena spadnie do 1 dolara za 10G? Docelowy poziom zużycia energii wynoszący 1 pJ/bit oznacza, że konwersja optyczna-na-elektryczną 400G może zużyć jedynie 0,4 W. Z punktu widzenia istniejących modułów optycznych jest to jeszcze trudniejsze do osiągnięcia niż docelowy koszt.
Dlatego opracowano różne lasery-małej mocy i chipy elektroniczne-małej mocy. Pojawiły się także różne metody pakowania o małej-mocy.
Optoelektroniczny przełącznik- IBM zużywający energię 4 pJ/bit przy użyciu 16-macierzowych VCSEL i PD, przy 56 Gb/s na kanał.
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Liczba kanałów | 16 |
| Wskaźnik | 56 Gb/s |
| Format | NRZ |
| Interfejs elektryczny | XSR |
| Połączenie optyczne | 30 m @ OM4 |
| Zużycie energii | 4 pJ/bit |
| Wymiary | 13 mm × 13 mm × 4 mm |
Oczywiście istnieje również ostateczny pomysł, który zawsze chciałem zrealizować: dlaczego musimy używać chipów przełączanych elektrycznie? Znaczenie „wymiany” odnosi się po prostu do możliwości przełączania kanałów pomiędzy dowolnymi dwoma portami I0.
Dawno temu liniami przesyłowymi sygnału były kable, a przełączanie odbywało się za pomocą obwodów przełączających w chipach elektrycznych.
A
Później, ze względu na ograniczoną przepustowość i ograniczenia odległości transmisji kablowej, do transmisji wprowadzono światłowody. Doprowadziło to do opracowania niezwykłego komponentu IO, transceivera, który konwertuje sygnały optyczne na sygnały elektryczne i odwrotnie. Przetwarzaniem sygnału zajmują się chipy elektryczne, a transmisja sygnału odbywa się za pomocą włókien optycznych.
B
Dlaczego po prostu nie wyeliminować etapu konwersji fotoelektrycznej w transiwerze i zamiast tego zastosować przełączanie optyczne? To byłoby dużo lepsze.
Wcześniej optyczne kanały przełączające były nieliczne, charakteryzowały się dużymi stratami i były nieporęczne, co sprawiało, że niezwykle trudno było całkowicie zastąpić nimi chipy elektryczne. Jednak obecnie zintegrowane przełączniki optyczne mają coraz większą liczbę kanałów, są coraz mniejsze i oferują coraz precyzyjną kontrolę nad światłem.
W nadchodzących latach zobaczymy tendencję polegającą na tym, że kształt modułów optycznych do centrów danych stanie się mniej wyraźny, a więcej funkcji zostanie zintegrowanych i upakowanych w pobliżu chipa przełączającego. Być może w-zbyt-odległej przyszłości nawet funkcja transceivera do konwersji fotoelektrycznej stanie się niepotrzebna. Doprowadzi to do znacznego zmniejszenia zużycia energii i kosztów.