استفاده از فناوری بسته‌بندی اپتوالکترونیکی برای حل مشکل انتقال داده‌های حجیم - بخش اول

با استفاده ازاپتیکالکترونیکفناوری بسته‌بندی مشترک برای حل مشکل انتقال داده‌های حجیم

با توسعه قدرت محاسباتی به سطح بالاتر، میزان داده‌ها به سرعت در حال گسترش است، به خصوص ترافیک تجاری جدید مراکز داده مانند مدل‌های بزرگ هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، رشد داده‌ها را از ابتدا تا انتها و به کاربران افزایش می‌دهد. داده‌های حجیم باید به سرعت به همه زوایا منتقل شوند و نرخ انتقال داده نیز از 100GbE به 400GbE یا حتی 800GbE توسعه یافته است تا با افزایش قدرت محاسباتی و نیازهای تعامل داده مطابقت داشته باشد. با افزایش نرخ خطوط، پیچیدگی سطح برد سخت‌افزارهای مرتبط به میزان زیادی افزایش یافته است و ورودی/خروجی سنتی قادر به پاسخگویی به نیازهای مختلف انتقال سیگنال‌های پرسرعت از ASICها به پنل جلویی نبوده است. در این زمینه، بسته‌بندی مشترک اپتوالکترونیکی CPO مورد توجه قرار گرفته است.

تقاضای پردازش داده‌ها، CPO، به شدت افزایش می‌یابداپتیکالکترونیکتوجه مشترک

در سیستم ارتباط نوری، ماژول نوری و AISC (تراشه سوئیچینگ شبکه) به طور جداگانه بسته‌بندی می‌شوند وماژول نوریدر حالت قابل اتصال به پنل جلویی سوئیچ متصل می‌شود. حالت قابل اتصال چیز عجیبی نیست و بسیاری از اتصالات ورودی/خروجی سنتی در حالت قابل اتصال به یکدیگر متصل می‌شوند. اگرچه قابل اتصال هنوز اولین انتخاب در مسیر فنی است، اما حالت قابل اتصال برخی مشکلات را در نرخ‌های بالای داده نشان داده است و طول اتصال بین دستگاه نوری و برد مدار، اتلاف انتقال سیگنال، مصرف برق و کیفیت با افزایش بیشتر سرعت پردازش داده محدود خواهد شد.

به منظور حل محدودیت‌های اتصال سنتی، بسته‌بندی مشترک اپتوالکترونیکی CPO توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در اپتیک بسته‌بندی مشترک، ماژول‌های نوری و AISC (تراشه‌های سوئیچینگ شبکه) با هم بسته‌بندی شده و از طریق اتصالات الکتریکی کوتاه‌مدت به هم متصل می‌شوند و در نتیجه به یکپارچه‌سازی اپتوالکترونیکی فشرده دست می‌یابند. مزایای اندازه و وزن حاصل از بسته‌بندی مشترک فوتوالکتریک CPO آشکار است و کوچک‌سازی و مینیاتوری شدن ماژول‌های نوری پرسرعت محقق می‌شود. ماژول نوری و AISC (تراشه سوئیچینگ شبکه) روی برد متمرکزتر هستند و طول فیبر می‌تواند تا حد زیادی کاهش یابد، به این معنی که می‌توان تلفات در حین انتقال را کاهش داد.

طبق داده‌های آزمایش Ayar Labs، بسته‌بندی نوری CPO حتی می‌تواند مستقیماً مصرف برق را در مقایسه با ماژول‌های نوری قابل اتصال به نصف کاهش دهد. طبق محاسبات Broadcom، در ماژول نوری قابل اتصال به 400G، طرح CPO می‌تواند حدود 50٪ در مصرف برق صرفه‌جویی کند و در مقایسه با ماژول نوری قابل اتصال به 1600G، طرح CPO می‌تواند مصرف برق بیشتری را صرفه‌جویی کند. طرح متمرکزتر همچنین باعث افزایش قابل توجه چگالی اتصال، بهبود تأخیر و اعوجاج سیگنال الکتریکی و محدودیت سرعت انتقال دیگر مانند حالت قابل اتصال سنتی نیست.

نکته دیگر هزینه است، سیستم‌های هوش مصنوعی، سرور و سوئیچ امروزی به چگالی و سرعت بسیار بالایی نیاز دارند، تقاضای فعلی به سرعت در حال افزایش است، بدون استفاده از بسته‌بندی مشترک CPO، نیاز به تعداد زیادی کانکتور سطح بالا برای اتصال ماژول نوری وجود دارد که هزینه زیادی دارد. بسته‌بندی مشترک CPO می‌تواند تعداد کانکتورها را کاهش دهد که بخش بزرگی از کاهش BOM است. بسته‌بندی مشترک فوتوالکتریک CPO تنها راه برای دستیابی به سرعت بالا، پهنای باند بالا و شبکه کم مصرف است. این فناوری بسته‌بندی قطعات فوتوالکتریک سیلیکونی و قطعات الکترونیکی با هم، ماژول نوری را تا حد امکان به تراشه سوئیچ شبکه نزدیک می‌کند تا تلفات کانال و ناپیوستگی امپدانس را کاهش دهد، چگالی اتصال را تا حد زیادی بهبود بخشد و پشتیبانی فنی برای اتصال داده با نرخ بالاتر در آینده را فراهم کند.