نیازهای مصرف برق ماژول نوری مرکز داده
Dec 13, 2025|
هزینه ازماژول های نوریدر واقع بزرگترین نیروی محرکه در پس انتخاب فناوری مراکز داده نیست. اولین عامل مصرف انرژی، دومین عامل چگالی پهنای باند و سومین عامل هزینه است.
امروزه، هنگام ساخت مراکز داده، شرکت ها عملا در تلاش برای دستیابی به نیروگاه ها هستند. مصرف انرژی مراکز داده اغلب به این صورت توصیف می شود: در حال حاضر xx٪ از مصرف انرژی جهانی را تشکیل می دهد که رقم وحشتناکی است.
در سال 2018، یک سازمان اختصاصی برای ترویج کاهش مصرف انرژی مرکز داده تاسیس شد. پهنای باند سوئیچ هر سه سال دو برابر می شود. با افزایش تصاعدی پهنای باند سوئیچ مرکز داده، مصرف انرژی به طور فزاینده ای نگران کننده خواهد شد و کاهش انرژی را به یک روند اصلی تبدیل می کند.
من مصرف برق ماژول نوری را با مصرف برق مقایسه کردمسوئیچبا استفاده از نسبت تبدیل
در حال حاضر، سوئیچ 12.8T، با استفاده ازماژول های نوری 400Gدارای حداقل مصرف برق 8 pJ/bit.
آیا می دانیم که اهداف مورد انتظار برای مرکز داده چیست؟
هدف مصرف انرژی 1 pJ/bit و هدف هزینه 0.1 دلار در هر گرم است. هر دو رقم فوق العاده چالش برانگیز هستند.
آیا هدف دو سال پیش را به خاطر دارید؟ 1G برای 1 دلار بسیاری از مردم را شوکه کرد، و در حالی که به نظر می رسد یک عمر گذشته است، اما قبلاً به دست آمده است. زنجیره صنعت در حال حاضر برای مقابله با سنگ{3}}قیمت های پایین کنونی در تلاش استماژول های 100G، پس وقتی قیمت 10G به 1 دلار کاهش یابد، چگونه زنده می ماند؟ هدف مصرف انرژی 1 pJ/bit به این معنی است که یک تبدیل نوری 400G به برق تنها می تواند 0.4W مصرف کند. از منظر ماژول های نوری موجود، دستیابی به این امر حتی دشوارتر از هدف هزینه است.
بنابراین، تراشه‌های الکترونیکی-کم{0} و کم مصرف-توسعه یافته‌اند. روش‌های مختلف بسته‌بندی کم-قدرت نیز پدیدار شده‌اند.
سوئیچ اپتوالکترونیک بسته‌بندی شده{0} IBM با استفاده از VCSEL و PD 16 آرایه‌ای با 56 گیگابیت بر ثانیه در هر کانال، مصرف انرژی 4 pJ/bit دارد.
| پارامتر | ارزش |
|---|---|
| تعداد کانال ها | 16 |
| امتیاز دهید | 56 گیگابیت بر ثانیه |
| قالب | NRZ |
| رابط الکتریکی | XSR |
| اتصال نوری | 30 متر @ OM4 |
| مصرف برق | 4 pJ/bit |
| ابعاد | 13 میلی متر × 13 میلی متر × 4 میلی متر |
البته، یک ایده نهایی نیز وجود دارد که همیشه می‌خواستم بدانم: چرا باید از تراشه‌های سوئیچ الکتریکی استفاده کنیم؟ معنای "تبادل" به سادگی به توانایی تغییر کانال بین هر دو پورت I0 اشاره دارد.
مدت‌ها پیش، خطوط انتقال سیگنال کابل بودند و سوئیچینگ با استفاده از مدارهای سوئیچینگ در تراشه‌های الکتریکی انجام می‌شد.
A
بعدها به دلیل محدودیت پهنای باند و فاصله انتقال کابل، فیبرهای نوری برای انتقال معرفی شدند. این منجر به توسعه یک جزء قابل توجه IO، فرستنده گیرنده، شد که سیگنال های نوری را به سیگنال های الکتریکی و بالعکس تبدیل می کند. پردازش سیگنال توسط تراشه های الکتریکی انجام می شود، در حالی که انتقال سیگنال از طریق فیبرهای نوری انجام می شود.
B
چرا به سادگی مرحله تبدیل فوتوالکتریک در فرستنده گیرنده را حذف نکنید و به جای آن از سوئیچینگ نوری استفاده نکنید؟ این خیلی بهتر خواهد بود.
قبلاً کانال های سوئیچینگ نوری تعداد کمی داشتند، تلفات زیادی داشتند و حجیم بودند و جایگزینی کامل تراشه های الکتریکی با آنها را بسیار دشوار می کرد. با این حال، اکنون سوئیچ‌های نوری یکپارچه تعداد کانال‌های فزاینده‌ای دارند، از نظر اندازه کوچک‌تر می‌شوند و کنترل دقیق‌تری بر نور ارائه می‌دهند.
در سال‌های آینده، شاهد روندی خواهیم بود که در آن شکل ماژول‌های نوری مرکز داده کمتر متمایز می‌شود و عملکردهای بیشتری در نزدیکی تراشه سوئیچینگ یکپارچه و بسته‌بندی می‌شوند. شاید در آینده ای نه چندان دور، حتی عملکرد فرستنده گیرنده برای تبدیل فوتوالکتریک غیر ضروری شود. این امر منجر به کاهش چشمگیر مصرف برق و هزینه خواهد شد.