דרישות צריכת חשמל של מודול אופטי במרכז נתונים
Dec 13, 2025|
העלות שלמודולים אופטייםהוא למעשה לא הכוח המניע הגדול ביותר מאחורי בחירת הטכנולוגיה של מרכזי נתונים. הגורם הראשון הוא צריכת החשמל, השני הוא צפיפות רוחב הפס, והשלישי הוא העלות.
כיום, כאשר בונות מרכזי נתונים, חברות מנסות למעשה לרכוש תחנות כוח. צריכת האנרגיה של מרכזי נתונים מתוארת לעתים קרובות כך: היא כבר מהווה xx% מצריכת האנרגיה העולמית, וזה נתון מפחיד.
בשנת 2018, הוקם ארגון ייעודי לקידום הפחתת צריכת האנרגיה במרכז הנתונים. רוחב הפס של הבורר מוכפל כל שלוש שנים. עם הגידול האקספוננציאלי ברוחב הפס של מתגי מרכז הנתונים, צריכת האנרגיה תהפוך יותר ויותר מדאיגה, מה שהופך את הפחתת האנרגיה למגמה מרכזית.
השוויתי את צריכת החשמל של המודול האופטי לזו שלמֶתֶגבאמצעות יחס המרה.
נכון לעכשיו, מתגי 12.8T, באמצעותמודולים אופטיים של 400G, יש צריכת חשמל מינימלית של 8 pJ/bit.
האם אנחנו יודעים מה המטרות הצפויות למרכז הנתונים?
יעד צריכת האנרגיה הוא 1 pJ/bit, ויעד העלות הוא $0.1/G. שתי הדמויות מאתגרות להפליא.
אתה זוכר את המטרה מלפני שנתיים? 1G תמורת $1 זעזע אנשים רבים, ולמרות שזה נראה כמו לפני חיים שלמים, זה כבר הושג. רשת התעשייה כבר נאבקת להתמודד עם המחירים התחתונים של-הסלע הנוכחיים שלמודולים של 100G, אז איך זה ישרוד כשהמחיר יירד ל-$1 עבור 10G? יעד צריכת האנרגיה של 1 pJ/bit אומר שהמרה אופטית-לחשמלית של 400G יכולה לצרוך רק 0.4W. מנקודת המבט של מודולים אופטיים קיימים, זה אפילו יותר קשה להשגה מיעד העלות.
לכן, פותחו מגוון לייזרים -נמוכים ושבבים אלקטרוניים -נמוכים. כמו כן, הופיעו שיטות אריזה-נמוכות.
למתג המשותף-אופטו-אלקטרוני של IBM יש צריכת אנרגיה של 4 pJ/bit, באמצעות VCSEL ו-PD של 16 מערכים, עם 56 Gb/s לכל ערוץ.
| פָּרָמֶטֶר | עֵרֶך |
|---|---|
| מספר ערוצים | 16 |
| קֶצֶב | 56 Gb/s |
| פוּרמָט | NRZ |
| ממשק חשמל | XSR |
| חיבור אופטי | 30 מ' @ OM4 |
| צריכת חשמל | 4 pJ/bit |
| מידות | 13 מ"מ × 13 מ"מ × 4 מ"מ |
כמובן, יש גם רעיון אולטימטיבי שתמיד רציתי לממש: למה אנחנו צריכים להשתמש בשבבים עם מיתוג חשמלי? המשמעות של "החלפה" מתייחסת פשוט ליכולת להחליף ערוצים בין כל שתי יציאות I0.
לפני זמן רב, קווי העברת אותות היו כבלים, והמיתוג נעשה באמצעות מעגלי מיתוג בתוך שבבים חשמליים.
A
מאוחר יותר, בשל מגבלות רוחב הפס והמרחק המוגבלים של העברת כבלים, הוכנסו סיבים אופטיים לשידור. זה הוביל לפיתוח של רכיב IO יוצא דופן, מקלט המשדר, הממיר אותות אופטיים לאותות חשמליים ולהיפך. עיבוד אותות מטופל על ידי שבבים חשמליים, בעוד שהעברת האות מתבצעת באמצעות סיבים אופטיים.
B
מדוע לא פשוט לבטל את שלב ההמרה הפוטואלקטרי במקלט המשדר ולהשתמש במקום זאת במיתוג אופטי? זה יהיה הרבה יותר טוב.
בעבר, ערוצי מיתוג אופטיים היו מועטים במספרם, היו בעלי הפסדים גבוהים והיו מגושמים, מה שהקשה ביותר על החלפה מלאה של שבבים חשמליים בהם. עם זאת, כעת למתגים אופטיים משולבים יש מספר הולך וגדל של ערוצים, הם הופכים קטנים יותר בגודלם ומציעים שליטה מדויקת יותר ויותר על האור.
בשנים הקרובות, נראה מגמה שבה הצורה של מודולים אופטיים של מרכז נתונים הופך פחות מובחן, כאשר יותר פונקציות משולבות ונארזות ליד שבב המיתוג. אולי בעתיד הלא-רחוק מדי-, אפילו פונקציית מקלט המשדר להמרה פוטו-אלקטרית תהפוך למיותרת. זה יוביל להפחתה משמעותית בצריכת החשמל ובעלות.