Evolución de la conectividad por fibra óptica: De la óptica enchufable a la óptica empaquetada conjuntamente (CPO)

Las limitaciones de los transceptores enchufables

A medida que los centros de datos y los entornos informáticos de alto rendimiento superan los límites de velocidad de las redes, los transceptores enchufables tradicionales están alcanzando sus limitaciones físicas y eléctricas. El uso de trazas eléctricas en las placas de circuito impreso (PCB) plantea problemas de integridad de la señal, consumo energético y latencia. Estas limitaciones se acentúan a medida que las velocidades de transmisión superan los 800 Gbps, lo que hace necesarias nuevas soluciones de conectividad óptica más eficientes.

 

Una transición gradual: De la óptica enchufable a la CPO

El paso de la óptica enchufable tradicional a la óptica en paquetes conjuntos (CPO) no es un salto brusco, sino una progresión estructurada y escalonada que permite mejoras graduales en el ancho de banda, la eficiencia energética y la integridad de la señal. Esta transición representa un cambio fundamental en la forma de integrar la fibra en la infraestructura de redes, acercándose cada vez más al chip para permitir un mayor ancho de banda, una menor latencia y una mayor eficiencia. Un estudio clave de Yole Développement (marzo de 2022) traza el mapa de este cambio, mostrando cómo la eficiencia energética y la complejidad del sistema impulsan la adopción de CPO a lo largo del tiempo.

En esta fase, la conectividad óptica sigue siendo externa, con el conector Multi-Fiber Push-on (MPO) integrado en transceptores enchufables. En las placas de circuito impreso se siguen utilizando trazas eléctricas para la transmisión de datos, desde el transceptor hasta el ASIC, pasando por la placa de circuito impreso, lo que contribuye a los problemas de consumo de energía y latencia. Aunque la óptica enchufable sigue siendo viable hasta los 800 Gbps, la creciente demanda de velocidades más altas exige enfoques de integración más avanzados.

 

Óptica integrada para hasta 1,6 Tbps

Para mitigar las limitaciones de los transceptores enchufables, la óptica integrada traslada los transceptores ópticos directamente a la placa de circuito impreso. Esto reduce la longitud de las trazas eléctricas, lo que mejora el rendimiento térmico y la integridad de la señal. El MPC PIC reside ahora directamente en la placa, lo que permite aumentar la densidad y mejorar la eficiencia energética. Este paso sienta las bases para futuros avances al minimizar los problemas de interconexión eléctrica.

 

Óptica empaquetada conjuntamente (CPO) en sustrato para 3,2 Tbps y más allá

CPO representa un importante avance, ya que integra la óptica directamente en el sustrato del conmutador. Al eliminar casi todas las trazas eléctricas, CPO reduce drásticamente el consumo de energía y la latencia, al tiempo que mejora la integridad de la señal. Este enfoque de coempaquetado permite mayores capacidades de ancho de banda y allana el camino para una escalabilidad aún mayor en los centros de datos de próxima generación.

 

E/S óptica directa para 6,4 Tbps y superiores

La fase final de la evolución de la conectividad por fibra introduce la E/S óptica directa, en la que las fibras ópticas se acoplan directamente al propio chip del conmutador. Esto elimina por completo la necesidad de interconexiones eléctricas, optimizando aún más la eficiencia energética, el ancho de banda y el rendimiento general del sistema. Esta arquitectura es fundamental para satisfacer las demandas de las futuras aplicaciones de IA, aprendizaje automático (ML), computación de alto rendimiento (HPC) y centros de datos a hiperescala.

Por qué es importante esta transición

La demanda de un mayor ancho de banda, un menor consumo de energía, una mayor integridad de la señal y una escalabilidad preparada para el futuro viene impulsada por la inteligencia artificial (IA), los grandes modelos de lenguaje (LLM), el aprendizaje automático (ML), la informática de alto rendimiento (HPC) y los centros de datos a hiperescala. A medida que las cargas de trabajo hacen un uso más intensivo de los datos, las interconexiones eléctricas tradicionales tienen dificultades para mantener el rendimiento requerido. La transición de la óptica enchufable a la CPO y, finalmente, a la E/S óptica directa es esencial para dar soporte a la próxima generación de aplicaciones de redes y computación. Este cambio garantiza:

• Mayor ancho de banda para acomodar el crecimiento exponencial de los datos reduciendo la distancia que recorren las señales en el dominio eléctrico.
• Menor consumo de energía reduciendo las pérdidas de interconexión eléctrica y la generación de calor.
• Mejora de la integridad de la señal mediante un acoplamiento óptico directo que minimiza la degradación de la señal y aumenta la eficacia.
• Escalabilidad para futuras aplicaciones que requieran velocidades de datos aún mayores con la E/S óptica a nivel de chip.

 

El papel de SENKO en el futuro de la conectividad óptica

SENKO está a la vanguardia de la innovación en conectividad óptica, proporcionando soluciones avanzadas que facilitan la transición de los transceptores enchufables a las arquitecturas ópticas de nueva generación. Sus productos pioneros incluyen:

• Conectores MPC - Permite una conectividad óptica de alta densidad para aplicaciones emergentes integradas y en coempaquetado. El MPC está diseñado para el acoplamiento directo de la fibra al chip, lo que reduce las pérdidas y aumenta la eficiencia.
• Conectores de bayoneta SN-MT y MPO - Diseñado para interconexiones compactas, de alto rendimiento y alta densidad en centros de datos de nueva generación, ofrece características superiores de ahorro de espacio.
• ELSFP (Enhanced Large-Scale Form-Factor Pluggable) - Una solución preparada para el futuro que satisface los requisitos de potencia y densidad de los transceptores de nueva generación. ELSFP es compatible con las arquitecturas de centros de datos de hiperescala en evolución, proporcionando un gran ancho de banda y un bajo consumo de energía.
• Soluciones avanzadas de placa base óptica - SENKO también es pionera en nuevas opciones de conectividad óptica backplane, que garantizan una transmisión de datos de alta velocidad sin fisuras en entornos de infraestructuras críticas.

Al innovar continuamente en conectividad óptica, SENKO ayuda a los centros de datos y a los entornos informáticos de alto rendimiento a lograr un mayor rendimiento, una menor latencia y una mayor eficiencia. A medida que el sector avanza hacia soluciones ópticas de mayor velocidad, las innovaciones de SENKO desempeñan un papel crucial a la hora de garantizar una escalabilidad sin fisuras, un rendimiento mejorado y una conectividad preparada para el futuro en entornos hiperescalares e impulsados por IA.

 

Conclusión

La evolución de la óptica enchufable a la CPO y la E/S óptica directa representa un avance fundamental en la conectividad de fibra. Al integrar progresivamente la óptica más cerca del tejido de conmutación, esta transición responde a las crecientes necesidades de los centros de datos de IA, ML, HPC e hiperescala. Con empresas como SENKO a la cabeza de las soluciones de conectividad óptica, el futuro de las redes de alta velocidad está preparado para avances notables que redefinirán las arquitecturas de los centros de datos y los puntos de referencia de rendimiento.