Использование технологии оптоэлектронной совместной упаковки для решения задач массовой передачи данных. Часть первая.

С использованиемоптоэлектронныеТехнология совместной упаковки для решения проблемы передачи больших объемов данных.

В связи с развитием вычислительных мощностей на более высоком уровне, объемы данных быстро растут, особенно это касается новых бизнес-процессов в центрах обработки данных, таких как большие модели искусственного интеллекта и машинное обучение, которые способствуют росту объемов данных от начала до конца и до пользователей. Огромные объемы данных необходимо быстро передавать по всем каналам, и скорость передачи данных также выросла со 100 Гбит/с до 400 Гбит/с или даже 800 Гбит/с, чтобы соответствовать растущим потребностям в вычислительной мощности и взаимодействии с данными. По мере увеличения скорости передачи данных значительно возросла сложность соответствующего оборудования на уровне плат, и традиционные интерфейсы ввода-вывода перестали справляться с различными требованиями к передаче высокоскоростных сигналов от микросхем ASIC на переднюю панель. В этом контексте востребована технология CPO (Cost-Operated Optoelectronic Co-Packaging).

Резкий рост спроса на обработку данных, CPOоптоэлектронныевнимание к со-герметизации

В оптической системе связи оптический модуль и микросхема коммутации сети (AISC) упаковываются отдельно, иоптический модульПодключается к передней панели коммутатора в режиме Pluggable. Режим Pluggable не является чем-то необычным, и многие традиционные разъемы ввода-вывода соединяются именно в этом режиме. Хотя Pluggable по-прежнему остается предпочтительным техническим решением, при высоких скоростях передачи данных он выявил ряд проблем, связанных с длиной соединения между оптическим устройством и печатной платой, потерями сигнала при передаче, энергопотреблением и качеством, что будет ограничивать возможности по мере дальнейшего увеличения скорости обработки данных.

Для решения проблем, связанных с ограничениями традиционных методов подключения, все большее внимание привлекает технология совместной оптоэлектронной упаковки CPO. В оптической системе совместной упаковки оптические модули и микросхемы AISC (сетевые коммутационные чипы) упаковываются вместе и соединяются электрическими контактами на коротких расстояниях, что позволяет достичь компактной оптоэлектронной интеграции. Преимущества CPO в отношении размера и веса очевидны, и достигается миниатюризация высокоскоростных оптических модулей. Оптический модуль и микросхема AISC (сетевой коммутационный чип) более централизованы на плате, а длина оптоволокна может быть значительно уменьшена, что означает снижение потерь при передаче.

Согласно данным испытаний Ayar Labs, оптоэлектронная упаковка CPO позволяет напрямую снизить энергопотребление вдвое по сравнению с подключаемыми оптическими модулями. По расчетам Broadcom, на подключаемом оптическом модуле 400G схема CPO позволяет сэкономить около 50% энергии, а по сравнению с подключаемым оптическим модулем 1600G схема CPO обеспечивает еще большую экономию энергии. Более централизованная компоновка также значительно увеличивает плотность межсоединений, улучшается задержка и искажение электрического сигнала, а ограничения скорости передачи больше не существуют, как в традиционном подключаемом режиме.

Ещё один важный момент — стоимость. Современные системы искусственного интеллекта, серверы и коммутаторы требуют чрезвычайно высокой плотности и скорости, а текущий спрос быстро растёт. Без использования CPO-соупаковки требуется большое количество высококачественных разъёмов для подключения оптического модуля, что значительно увеличивает затраты. CPO-соупаковка позволяет уменьшить количество разъёмов, что также существенно снижает стоимость компонентов. CPO-соупаковка — единственный способ обеспечить высокую скорость, высокую пропускную способность и низкое энергопотребление в сети. Эта технология упаковки кремниевых фотоэлектрических компонентов и электронных компонентов позволяет максимально приблизить оптический модуль к микросхеме сетевого коммутатора, уменьшить потери в канале и разрывы импеданса, значительно повысить плотность межсоединений и обеспечить техническую поддержку для высокоскоростной передачи данных в будущем.