L'evoluzione della connettività in fibra: Dall'ottica pluggable all'ottica co-packaged (CPO)

I limiti dei ricetrasmettitori collegabili

Man mano che i data center e gli ambienti di elaborazione ad alte prestazioni spingono i limiti della velocità di rete, i ricetrasmettitori plugable tradizionali stanno raggiungendo i loro limiti fisici ed elettrici. L'uso di tracce elettriche sui circuiti stampati (PCB) introduce problemi di integrità del segnale, problemi di consumo energetico e un aumento della latenza. Questi limiti si accentuano con l'aumento della velocità di trasmissione oltre gli 800 Gbps, rendendo necessarie nuove e più efficienti soluzioni di connettività ottica.

 

Una transizione graduale: Dall'ottica pluggable al CPO

Il passaggio dall'ottica tradizionale a innesto all'ottica co-packaged (CPO) non è un salto improvviso, ma una progressione strutturata e graduale che consente miglioramenti incrementali in termini di larghezza di banda, efficienza energetica e integrità del segnale. Questa transizione rappresenta un cambiamento fondamentale nel modo in cui la fibra viene integrata nell'infrastruttura di rete, avvicinandosi sempre più al chip per consentire una maggiore larghezza di banda, una minore latenza e una migliore efficienza. Un importante studio di Yole Développement (marzo 2022) traccia una mappa di questo cambiamento, mostrando come l'efficienza energetica e la complessità del sistema guidino l'adozione del CPO nel tempo.

In questa fase, la connettività ottica rimane esterna, con il connettore Multi-Fiber Push-on (MPO) incorporato nei ricetrasmettitori collegabili. Le tracce elettriche sui circuiti stampati continuano a essere utilizzate per la trasmissione dei dati, dal ricetrasmettitore attraverso il circuito stampato fino all'ASIC, contribuendo al consumo di energia e ai problemi di latenza. Sebbene l'ottica pluggable rimanga valida fino a 800 Gbps, la crescente domanda di velocità superiori richiede approcci di integrazione più avanzati.

 

Ottica on board per un massimo di 1,6Tbps

Per attenuare le limitazioni dei ricetrasmettitori collegabili, l'ottica on-board sposta i ricetrasmettitori ottici direttamente sul PCB. Questo riduce la lunghezza delle tracce elettriche, migliorando le prestazioni termiche e l'integrità del segnale. Il PIC MPC risiede ora direttamente sulla scheda, consentendo una maggiore densità e una migliore efficienza energetica. Questo passo pone le basi per i futuri progressi, riducendo al minimo i problemi di interconnessione elettrica.

 

Ottica co-packaged (CPO) su substrato per 3,2Tbps e oltre

CPO rappresenta un significativo passo avanti, integrando l'ottica direttamente sul substrato dello switch. Eliminando quasi tutte le tracce elettriche, CPO riduce drasticamente il consumo energetico e la latenza, migliorando al contempo l'integrità del segnale. Questo approccio co-packaged consente capacità di larghezza di banda superiori e apre la strada a una scalabilità ancora maggiore nei data center di prossima generazione.

 

I/O ottico diretto per 6,4Tbps e oltre

La fase finale dell'evoluzione della connettività in fibra introduce l'I/O ottico diretto, in cui le fibre ottiche sono accoppiate direttamente al chip dello switch. Questo elimina del tutto la necessità di interconnessioni elettriche, ottimizzando ulteriormente l'efficienza energetica, la larghezza di banda e le prestazioni complessive del sistema. Questa architettura è fondamentale per soddisfare le esigenze delle future applicazioni di AI, machine learning (ML), high-performance computing (HPC) e hyperscale data center.

Perché questa transizione è importante

La richiesta di una maggiore larghezza di banda, di un minore consumo energetico, di una migliore integrità del segnale e di una scalabilità a prova di futuro è guidata dall'Intelligenza Artificiale (AI), dai modelli linguistici di grandi dimensioni (LLM), dal Machine Learning (ML), dall'High-Performance Computing (HPC) e dai Data Center Hyperscale. Man mano che i carichi di lavoro diventano più intensivi, le interconnessioni elettriche tradizionali faticano a tenere il passo con le prestazioni richieste. La transizione dall'ottica collegabile al CPO e infine all'I/O ottico diretto è essenziale per supportare la prossima generazione di applicazioni di rete e di elaborazione. Questo passaggio garantisce:

• Larghezza di banda superiore per soddisfare la crescita esponenziale dei dati riducendo la distanza percorsa dai segnali nel dominio elettrico.
• Consumo di energia ridotto riducendo le perdite di interconnessione elettrica e la generazione di calore.
• Integrità del segnale migliorata attraverso un accoppiamento ottico diretto che riduce al minimo la degradazione del segnale, aumentando l'efficienza.
• Scalabilità per le applicazioni future che richiedono velocità di trasmissione dati ancora più elevate con l'I/O ottico a livello di chip.

 

Il ruolo di SENKO nel futuro della connettività ottica

SENKO è all'avanguardia nell'innovazione della connettività ottica e fornisce soluzioni avanzate che facilitano la transizione dai ricetrasmettitori collegabili alle architetture ottiche di nuova generazione. I suoi prodotti pionieristici includono:

• Connettori MPC - Consente la connettività ottica ad alta densità per le applicazioni emergenti on-board e co-packaged. MPC è progettato per l'accoppiamento diretto della fibra al chip, riducendo le perdite e aumentando l'efficienza.
• Connettori a baionetta SN-MT e MPO - Progettato per interconnessioni compatte, ad alte prestazioni e ad alta densità nei data center di nuova generazione, offre caratteristiche superiori di risparmio di spazio.
• ELSFP (Enhanced Large-Scale Form-Factor Pluggable) - Una soluzione pronta per il futuro che soddisfa i requisiti di potenza e densità dei ricetrasmettitori di nuova generazione. L'ELSFP supporta l'evoluzione delle architetture dei data center hyperscale, fornendo un'elevata larghezza di banda e un basso consumo energetico.
• Soluzioni avanzate di backplane ottico - SENKO è inoltre all'avanguardia nelle nuove opzioni di connettività ottica del backplane, che garantiscono una trasmissione di dati ad alta velocità senza soluzione di continuità in ambienti infrastrutturali critici.

Grazie alla continua innovazione nel campo della connettività ottica, SENKO aiuta i data center e gli ambienti di elaborazione ad alte prestazioni a raggiungere un throughput più elevato, una latenza inferiore e una maggiore efficienza. Mentre il settore progredisce verso soluzioni ottiche a più alta velocità, le innovazioni di SENKO svolgono un ruolo cruciale nel garantire una scalabilità senza soluzione di continuità, prestazioni migliorate e una connettività a prova di futuro per gli ambienti AI-driven e hyperscale.

 

Conclusione

L'evoluzione dalle ottiche collegabili al CPO e all'I/O ottico diretto rappresenta un progresso critico nella connettività in fibra. Integrando progressivamente l'ottica più vicina al tessuto di commutazione, questa transizione risponde alle crescenti esigenze di AI, ML, HPC e data center hyperscale. Con aziende come SENKO alla guida delle soluzioni di connettività ottica, il futuro della rete ad alta velocità è pronto per notevoli innovazioni che ridefiniranno le architetture dei data center e i benchmark delle prestazioni.