Изисквания за консумация на мощност на оптичния модул на центъра за данни
Dec 13, 2025|
Цената наоптични модуливсъщност не е най-голямата движеща сила зад избора на технология от центровете за данни. Първият фактор е консумацията на енергия, вторият е плътността на честотната лента, а третият е цената.
В наши дни, когато изграждат центрове за данни, компаниите на практика се опитват да придобият електроцентрали. Потреблението на енергия от центровете за данни често се описва по следния начин: то вече представлява xx% от световното потребление на енергия, което е ужасяваща цифра.
През 2018 г. беше създадена специална организация за насърчаване на намаляването на потреблението на енергия в центъра за данни. Честотната лента на комутатора се удвоява на всеки три години. С експоненциалното увеличение на честотната лента на превключвателя на центъра за данни потреблението на енергия ще става все по-тревожно, превръщайки намаляването на енергията в основна тенденция.
Сравних консумацията на енергия на оптичния модул с тази напревключвателчрез използване на коефициент на преобразуване.
В момента се използват 12.8T превключватели400G оптични модули, имат минимална консумация на енергия от 8 pJ/bit.
Знаем ли какви са очакваните цели за центъра за данни?
Целевата консумация на енергия е 1 pJ/bit, а целевата цена е $0,1/G. И двете фигури са невероятно предизвикателни.
Спомняте ли си целта от преди две години? 1G за $1 шокира много хора и макар да изглежда като преди цял живот, вече е постигнато. Индустриалната верига вече се бори да се справи с настоящите рок-ниски цени на100G модули, така че как ще оцелее, когато цената падне до $1 за 10G? Целевата консумация на енергия от 1 pJ/bit означава, че 400G оптично-в-електрическо преобразуване може да консумира само 0,4 W. От гледна точка на съществуващите оптични модули, това е дори по-трудно за постигане от целевата цена.
Поради това са разработени различни лазери с ниска{0}}мощност и електронни чипове с ниска{1}}мощност. Появиха се и различни методи за опаковане с ниска{3}}енергия.
Оптоелектронният ко-опакован комутатор на IBM има консумация на енергия от 4 pJ/bit, използвайки 16-матричен VCSEL и PD, с 56 Gb/s на канал.
| Параметър | Стойност |
|---|---|
| Брой канали | 16 |
| Оценете | 56 Gb/s |
| формат | NRZ |
| Електрически интерфейс | XSR |
| Оптична връзка | 30 м @ OM4 |
| Консумирана мощност | 4 pJ/бит |
| Размери | 13 mm × 13 mm × 4 mm |
Разбира се, има и една крайна идея, която винаги съм искал да реализирам: защо трябва да използваме електрически превключвани чипове? Значението на "обмен" просто се отнася до възможността за превключване на канали между всеки два I0 порта.
Преди много време линиите за предаване на сигнал бяха кабели и превключването се извършваше с помощта на превключващи вериги в електрически чипове.
A
По-късно, поради ограничената честотна лента и ограниченията на разстоянието на кабелното предаване, оптичните влакна бяха въведени за предаване. Това доведе до разработването на забележителен IO компонент, трансивърът, който преобразува оптичните сигнали в електрически сигнали и обратно. Обработката на сигнала се извършва от електрически чипове, докато предаването на сигнала се извършва чрез оптични влакна.
B
Защо просто не елиминирате стъпката на фотоелектрично преобразуване в трансивъра и вместо това използвате оптично превключване? Това би било много по-добре.
Преди това каналите за оптично превключване бяха малко на брой, имаха големи загуби и бяха обемисти, което правеше изключително трудно пълното заместване на електрически чипове с тях. Сега обаче интегрираните оптични превключватели имат все по-голям брой канали, стават по-малки по размер и предлагат все по-прецизен контрол върху светлината.
През следващите години ще станем свидетели на тенденция, при която форм-факторът на оптичните модули на центъра за данни става по-малко различен, с повече функции, интегрирани и опаковани близо до превключващия чип. Може би в не-много-далечното бъдеще дори трансивърната функция за фотоелектрично преобразуване ще стане ненужна. Това ще доведе до значително намаляване на консумацията на енергия и разходите.