Zahteve glede porabe energije optičnega modula podatkovnega centra
Dec 13, 2025|
Stroškioptični modulipravzaprav ni največja gonilna sila za izbiro tehnologije podatkovnih centrov. Prvi dejavnik je poraba energije, drugi je gostota pasovne širine in tretji so stroški.
Dandanes si podjetja pri gradnji podatkovnih centrov praktično prizadevajo pridobiti elektrarne. Porabo energije podatkovnih centrov pogosto opisujejo na ta način: že predstavlja xx % svetovne porabe energije, kar je grozljiva številka.
Leta 2018 je bila ustanovljena namenska organizacija za spodbujanje zmanjševanja porabe energije podatkovnega centra. Preklopna pasovna širina se podvoji vsaka tri leta. Z eksponentnim povečanjem pasovne širine stikala v podatkovnem centru bo poraba energije postajala vse bolj zaskrbljujoča, zaradi česar bo zmanjševanje energije glavni trend.
Primerjal sem porabo energije optičnega modula s porabo energijestikaloz uporabo pretvorbenega razmerja.
Trenutno uporabljam stikala 12,8T400G optični moduliimajo minimalno porabo energije 8 pJ/bit.
Ali vemo, kakšni so pričakovani cilji podatkovnega centra?
Ciljna poraba energije je 1 pJ/bit, ciljni stroški pa 0,1 USD/G. Obe figuri sta neverjetno zahtevni.
Se spomnite tarče izpred dveh let? 1G za 1 dolar je šokiral mnoge ljudi, in čeprav se zdi, kot da je minilo celo življenje, je to že doseženo. Industrijska veriga se že s težavo spopada s trenutnimi -nižjimi cenami100G moduli, kako bo torej preživel, ko bo cena padla na 1 USD za 10G? Ciljna poraba energije 1 pJ/bit pomeni, da lahko 400G optična-pretvorba v-električno porabi samo 0,4 W. Z vidika obstoječih optičnih modulov je to še težje doseči kot ciljni stroški.
Zato so bili razviti različni-zmogljivi laserji in nizko{1}}elektronski čipi. Pojavile so se tudi različne metode pakiranja z nizko{3}}porabo energije.
IBM-ovo optoelektronsko ko-zapakirano stikalo ima porabo energije 4 pJ/bit z uporabo 16-poljskega VCSEL in PD s 56 Gb/s na kanal.
| Parameter | Vrednost |
|---|---|
| Število kanalov | 16 |
| Ocenite | 56 Gb/s |
| Oblika | NRZ |
| Električni vmesnik | XSR |
| Optična povezava | 30 m @ OM4 |
| Poraba energije | 4 pJ/bit |
| Dimenzije | 13 mm × 13 mm × 4 mm |
Seveda obstaja tudi ultimativna ideja, ki sem si jo vedno želel uresničiti: zakaj moramo uporabljati električno preklopne čipe? Pomen "izmenjave" se preprosto nanaša na možnost preklapljanja kanalov med katerima koli dvema priključkoma I0.
Dolgo nazaj so bili vodi za prenos signala kabli, preklapljanje pa je potekalo s stikalnimi vezji znotraj električnih čipov.
A
Kasneje so bila zaradi omejene pasovne širine in omejitev razdalje kabelskega prenosa za prenos uvedena optična vlakna. To je vodilo do razvoja izjemne IO komponente, oddajnika, ki pretvarja optične signale v električne in obratno. Za obdelavo signala skrbijo električni čipi, za prenos pa prek optičnih vlaken.
B
Zakaj ne bi preprosto odpravili koraka fotoelektrične pretvorbe v oddajniku in namesto tega uporabili optičnega preklopa? To bi bilo veliko bolje.
Prej je bilo optičnih preklopnih kanalov malo, imeli so velike izgube in so bili obsežni, zaradi česar je bilo izredno težko popolnoma zamenjati električne čipe z njimi. Sedaj pa imajo integrirana optična stikala vedno več kanalov, postajajo manjša in ponujajo vse bolj natančen nadzor nad svetlobo.
V prihodnjih letih bomo priča trendu, ko bo oblika optičnih modulov podatkovnega centra postala manj razločna, več funkcij pa bo integriranih in pakiranih v bližini preklopnega čipa. Morda bo v ne-tako-oddaljeni prihodnosti celo funkcija oddajnika za fotoelektrično pretvorbo postala nepotrebna. To bo povzročilo znatno zmanjšanje porabe energije in stroškov.