Palvelinkeskuksen optisen moduulin virrankulutusvaatimukset
Dec 13, 2025|
Kustannuksetoptiset moduulitei itse asiassa ole suurin liikkeellepaneva voima datakeskusten teknologian valinnassa. Ensimmäinen tekijä on virrankulutus, toinen kaistanleveyden tiheys ja kolmas on hinta.
Nykyään palvelinkeskuksia rakentaessaan yritykset käytännössä yrittävät hankkia voimalaitoksia. Palvelinkeskusten energiankulutusta kuvataan usein tällä tavalla: se on jo xx % maailman energiankulutuksesta, mikä on pelottava luku.
Vuonna 2018 perustettiin oma organisaatio edistämään konesalien energiankulutuksen vähentämistä. Kytkimen kaistanleveys kaksinkertaistuu joka kolmas vuosi. Datakeskusten kytkimien kaistanleveyden eksponentiaalinen lisääntyminen tekee energiankulutuksesta yhä hälyttävämpää, mikä tekee energian vähentämisestä merkittävän trendin.
Vertailin optisen moduulin virrankulutusta moduulin virrankulutukseenkytkinkäyttämällä muuntosuhdetta.
Tällä hetkellä 12.8T kytkimet, käyttäen400G optiset moduulit, joiden virrankulutus on vähintään 8 pJ/bit.
Tiedämmekö, mitkä ovat palvelinkeskuksen odotettavissa olevat tavoitteet?
Energiankulutustavoite on 1 pJ/bit ja kustannustavoite 0,1 $/G. Molemmat luvut ovat uskomattoman haastavia.
Muistatko kohteen kahden vuoden takaa? 1G 1 dollarilla järkytti monia ihmisiä, ja vaikka se näyttää elinikäiseltä, se on jo saavutettu. Alan ketju kamppailee jo nyt selviytyäkseen nykyisistä-alhaisista hinnoista100G moduulit, joten miten se selviää, kun 10 G:n hinta putoaa 1 dollariin? Energiankulutustavoite 1 pJ/bit tarkoittaa, että 400 Gt:n optinen-sähkö{5}}muunnos voi kuluttaa vain 0,4 W. Nykyisten optisten moduulien näkökulmasta tämä on vielä vaikeampi saavuttaa kuin kustannustavoite.
Tästä syystä on kehitetty erilaisia pienitehoisia{0}}lasereita ja{1}}pientehoisia elektronisia siruja. Myös erilaisia vähätehoisia-pakkausmenetelmiä on tullut esiin.
IBM:n optoelektronisen -pakatun kytkimen energiankulutus on 4 pJ/bit 16-ryhmän VCSEL:n ja PD:n avulla 56 Gb/s kanavaa kohti.
| Parametri | Arvo |
|---|---|
| Kanavien lukumäärä | 16 |
| Rate | 56 Gb/s |
| Muoto | NRZ |
| Sähköinen käyttöliittymä | XSR |
| Optinen liitäntä | 30 m @ OM4 |
| Virrankulutus | 4 pJ/bit |
| Mitat | 13 mm × 13 mm × 4 mm |
Tietysti on myös perimmäinen idea, jonka olen aina halunnut toteuttaa: miksi meidän on käytettävä sähköisesti kytkettyjä siruja? Sanan "vaihto" tarkoittaa yksinkertaisesti mahdollisuutta vaihtaa kanavia kahden I0-portin välillä.
Kauan sitten signaalinsiirtolinjat olivat kaapeleita, ja kytkentä tehtiin sähkösirujen kytkentäpiireillä.
A
Myöhemmin kaapelilähetyksen rajoitetun kaistanleveyden ja etäisyysrajoitusten vuoksi siirtoon otettiin käyttöön optiset kuidut. Tämä johti merkittävän IO-komponentin, lähetin-vastaanottimen, kehittämiseen, joka muuntaa optiset signaalit sähköisiksi signaaleiksi ja päinvastoin. Signaalin käsittely tapahtuu sähkösirujen avulla, kun taas signaalin siirto tapahtuu optisten kuitujen kautta.
B
Miksi ei yksinkertaisesti poista valosähköistä muunnosvaihetta lähetin-vastaanottimesta ja käyttäisi sen sijaan optista kytkentää? Se olisi paljon parempi.
Aiemmin optisia kytkentäkanavia oli vähän, niissä oli suuria häviöitä ja ne olivat tilaa vieviä, minkä vuoksi sähkösirujen korvaaminen niillä oli erittäin vaikeaa. Nyt integroiduissa optisissa kytkimissä on kuitenkin yhä enemmän kanavia, ne ovat kooltaan pienentymässä ja tarjoavat yhä tarkemman valon hallinnan.
Tulevina vuosina näemme trendin, jossa datakeskuksen optisten moduulien muotokerroin vähenee, ja enemmän toimintoja integroidaan ja pakataan lähelle kytkentäsirua. Ehkä lähitulevaisuudessa jopa lähetin-vastaanotintoiminto valosähköistä muuntamista varten tulee tarpeettomaksi. Tämä vähentää merkittävästi virrankulutusta ja kustannuksia.