Andmekeskuse optilise mooduli energiatarbimise nõuded
Dec 13, 2025|
Maksumusoptilised moodulidei ole tegelikult andmekeskuste tehnoloogiavaliku suurim liikumapanev jõud.Esimene tegur on energiatarve, teine ribalaiuse tihedus ja kolmas kulu.
Tänapäeval üritavad ettevõtted andmekeskusi rajades praktiliselt elektrijaamu soetada. Andmekeskuste energiatarbimist kirjeldatakse sageli nii: see moodustab juba xx% globaalsest energiatarbimisest, mis on hirmuäratav näitaja.
2018. aastal loodi spetsiaalne organisatsioon andmekeskuste energiatarbimise vähendamise edendamiseks. Switchi ribalaius kahekordistub iga kolme aasta järel. Andmekeskuse lülitite ribalaiuse eksponentsiaalse suurenemisega muutub energiatarbimine üha murettekitavamaks, muutes energia vähendamise oluliseks trendiks.
Võrdlesin optilise mooduli energiatarbimist omagalülitikonversioonisuhte abil.
Hetkel 12.8T lülitid, kasutades400G optilised moodulid, mille minimaalne energiatarve on 8 pJ/bit.
Kas me teame, millised on andmekeskuse eeldatavad eesmärgid?
Energiatarbimise eesmärk on 1 pJ/bit ja kulueesmärk on 0,1 $/G. Mõlemad näitajad on uskumatult keerulised.
Kas mäletate kahe aasta tagust sihtmärki? 1G 1 dollari eest šokeeris paljusid inimesi ja kuigi tundub, et see on eluaeg tagasi, on see juba saavutatud. Tööstuskett on juba praegu hädas praeguste madalaimate{3}}hindadega100G moodulid, kuidas see siis ellu jääb, kui 10G hind langeb 1 dollarile? Energiatarbimise eesmärk 1 pJ/bit tähendab, et 400 G optiline-elektriline muundamine{5}} võib tarbida ainult 0,4 W. Olemasolevate optiliste moodulite vaatenurgast on seda veelgi keerulisem saavutada kui kulueesmärki.
Seetõttu on välja töötatud mitmesuguseid väikese{0}}võimsusega lasereid ja väikese-võimsusega elektroonilisi kiipe. Samuti on esile kerkinud erinevad vähese võimsusega-pakendamise meetodid.
IBMi optoelektroonilise kaas{0}}pakendatud lüliti energiatarve on 4 pJ/bit, kasutades 16-maatriksilist VCSEL-i ja PD-d, 56 Gb/s kanali kohta.
| Parameeter | Väärtus |
|---|---|
| Kanalite arv | 16 |
| Hinda | 56 Gb/s |
| Vorming | NRZ |
| Elektriline liides | XSR |
| Optiline ühendus | 30 m @ OM4 |
| Energiatarve | 4 pJ/bit |
| Mõõtmed | 13 mm × 13 mm × 4 mm |
Muidugi on ka ülim idee, mida olen alati tahtnud realiseerida: miks me peame kasutama elektriliselt lülitatavaid kiipe? "Vaheta" tähendus viitab lihtsalt võimalusele vahetada kanaleid mis tahes kahe I0 pordi vahel.
Kaua aega tagasi olid signaaliülekandeliinid kaablid ja lülitus toimus elektrikiipide sees olevate lülitusahelate abil.
A
Hiljem võeti kaabli edastamise piiratud ribalaiuse ja kaugusepiirangute tõttu edastamiseks kasutusele optilised kiud. See viis tähelepanuväärse IO komponendi, transiiveri väljatöötamiseni, mis teisendab optilised signaalid elektrilisteks signaalideks ja vastupidi. Signaali töötlemine toimub elektrikiipide abil, signaali edastamine aga optiliste kiudude kaudu.
B
Miks mitte lihtsalt kõrvaldada transiiveri fotoelektrilise muundamise etapp ja kasutada selle asemel optilist lülitust? See oleks palju parem.
Varem oli optilisi lülituskanaleid vähe, nende kadu oli suur ja need olid mahukad, mistõttu oli elektrikiipide täielik asendamine nendega äärmiselt keeruline. Kuid nüüd on integreeritud optilistel lülititel üha rohkem kanaleid, need muutuvad väiksemaks ja pakuvad valguse üle üha täpsemat juhtimist.
Lähiaastatel näeme suundumust, kus andmekeskuse optiliste moodulite vormitegur muutub vähem eristatavaks ning lülituskiibi lähedusse integreeritakse ja pakitakse rohkem funktsioone. Võib-olla muutub mitte-liiga-kauges tulevikus isegi fotoelektrilise muundamise transiiveri funktsioon tarbetuks. See toob kaasa energiatarbimise ja kulude olulise vähenemise.