Ottica a bordo centrale e connettività in fibra ottica

Che cos'è la connettività in fibra ottica Mid-Board?

La connettività in fibra ottica mid-board si riferisce all'uso di connessioni in fibra ottica incorporate all'interno di una scheda a circuito stampato (PCB) o posizionate vicino ai dispositivi attivi di un sistema. A differenza delle tradizionali interfacce ottiche montate sui bordi, la connettività mid-board consente di posizionare i cavi o i connettori in fibra ottica in profondità all'interno di un sistema elettronico per supportare il sistema ottico mid-board. Questa tecnologia contribuisce a migliorare l'integrità del segnale, a ridurre la perdita di inserzione e a migliorare la velocità di trasmissione dei dati su lunghe distanze senza problemi di interferenze elettromagnetiche (EMI).

 

Applicazioni e necessità della connettività in fibra ottica a centro scheda

Con l'aumento della velocità dei dati, settori come le telecomunicazioni, i data center, l'elaborazione ad alte prestazioni (HPC) e l'aerospaziale richiedono soluzioni di connettività robuste e ad alta velocità. La connettività in fibra ottica mid-board è necessaria per supportare le interconnessioni ad altissima velocità per i server e i sistemi di archiviazione, garantendo una trasmissione efficiente della fibra all'interno delle apparecchiature di rete ottica ad alta velocità.

La maggior parte delle conversioni dal dominio elettronico a quello ottico (E/O) a livello di sistema avviene sul pannello frontale tramite ricetrasmettitori collegabili. Sebbene i ricetrasmettitori collegabili siano una soluzione consolidata, diventano un collo di bottiglia quando la larghezza di banda e la densità delle fibre sono più elevate. L'ottica mid-board offre una soluzione alternativa per effettuare la conversione E/O lontano dal pannello frontale.

La necessità di connettività in fibra ottica a metà scheda deriva dalla crescente esigenza di velocità di trasmissione dati più elevate, consumo energetico ridotto e perdita di segnale inferiore rispetto alle tradizionali interconnessioni in rame. Quando le velocità superano i 100 Gbps e oltre, le tracce di rame sui PCB faticano a mantenere l'integrità del segnale su lunghe distanze. Le fibre ottiche, invece, offrono una soluzione valida, eliminando i problemi legati all'attenuazione e alle EMI. Inoltre, l'avvicinamento della fibra al chip è fondamentale per ottenere prestazioni ottimali, in quanto riduce al minimo la degradazione del segnale e migliora l'efficienza complessiva. Ciò consente anche di scollegare e sostituire rapidamente i chip in caso di malfunzionamento, riducendo i tempi di inattività e i costi di manutenzione.

 

Vantaggi dell'ottica Mid-Board

L'utilizzo di ottiche mid-board per gli switch dei data center offre un vantaggio significativo: la possibilità di utilizzare un unico tipo di switch per l'intero data center. L'approccio tradizionale con ricetrasmettitori sul pannello frontale non offre questo vantaggio e il mercato presenta diversi tipi di switch: switch leaf/edge con numerose porte sottili (ad esempio, SFP+) e switch spine/core con un numero inferiore di porte più grandi (ad esempio, QFSP). Tuttavia, con i ricetrasmettitori ottici mid-board e sfruttando la flessibilità offerta dai produttori di ASIC nell'allocare la larghezza di banda tra i loro dispositivi, è possibile personalizzare il numero di porte e la loro larghezza di banda per ogni switch. Di conseguenza, un singolo tipo di switch può servire l'intero data center. Questo switch può essere riconfigurato e regolato via software per avere, ad esempio, 128 porte a 10G, 32 porte a 40G o una combinazione di numeri di porte e velocità diverse. Questo massimizza i vantaggi delle economie di scala e offre la flessibilità necessaria per adattare e migliorare l'infrastruttura del data center.

 

Le sfide della connettività a bordo centrale

L'implementazione della connettività ottica mid-board all'interno degli switch di rete presenta diverse sfide, soprattutto a causa degli impegnativi vincoli termici e spaziali di questi ambienti. Poiché gli switch generano un calore significativo, i connettori ottici affidabili e durevoli sono essenziali per mantenere le prestazioni e la longevità in condizioni di stress termico continuo. Inoltre, l'alta densità di fibre è un requisito fondamentale per supportare le crescenti richieste di larghezza di banda nei data center, che richiedono interfacce ottiche compatte ma efficienti.

Un altro fattore critico è la facilità di accesso per la manutenzione: i connettori devono consentire un rapido accoppiamento e smontaggio per facilitare la sostituzione delle ottiche difettose senza interrompere le operazioni di rete. Il bilanciamento di questi requisiti, garantendo al contempo l'integrità del segnale e la stabilità meccanica, rimane una sfida ingegneristica importante per il progresso delle soluzioni di connettività ottica mid-board.

 

Soluzioni disponibili con un focus sull'offerta di SENKO

Diverse aziende offrono soluzioni di connettività in fibra ottica a metà scheda, ma SENKO Advanced Components si distingue per il suo approccio innovativo. La tecnologia delle microghiere di SENKO migliora ulteriormente le prestazioni consentendo un allineamento preciso delle fibre in un fattore di forma ultracompatto, riducendo la perdita di inserzione e migliorando l'affidabilità complessiva della connettività.

Per le soluzioni ad alto numero di fibre, SENKO offre il connettore MT Mid-Board Multi-Connector (MBMC) con una soluzione MT impilabile dove sono necessarie più ghiere MT. È inoltre possibile utilizzare le ghiere AirMT per una maggiore resistenza alla contaminazione delle ghiere.

Nei casi in cui lo spazio per la connettività in fibra è molto limitato, è possibile utilizzare il connettore PIC metallico (MPC) di SENKO. L'MPC è costruito da banchi ottici metallici stampati con array di microspecchi che focalizzano i fasci di luce dalla fibra ottica all'ottica centrale.

Conclusione

La connettività in fibra ottica a metà scheda sta rivoluzionando la trasmissione di dati ad alta velocità, superando i limiti delle interconnessioni in rame. Poiché le industrie cercano di ottenere prestazioni più elevate e di ridurre la perdita di segnale, la fibra ottica incorporata nei circuiti stampati rappresenta la soluzione ideale. Sebbene esistano delle sfide, aziende come SENKO stanno aprendo la strada con soluzioni avanzate in fibra ottica per schede intermedie che garantiscono un'integrazione perfetta, affidabilità e prestazioni superiori. Con l'aumento della domanda di connettività ad alta velocità, la tecnologia della fibra ottica mid-board continuerà a svolgere un ruolo fondamentale nelle infrastrutture di comunicazione dati di prossima generazione.