Cronologia dei progressi nella transizione verso l'ottica co-imballata

Adozione precoce di ottiche collegabili

Il percorso verso l'ottica co-packaged (CPO) è iniziato con l'adozione diffusa di ricetrasmettitori ottici collegabili per applicazioni a bassa velocità. All'inizio degli anni 2000, i ricetrasmettitori SFP (Small Form-factor Pluggable) e SFP+ hanno permesso di realizzare applicazioni Ethernet 1G e 10G, offrendo un approccio modulare all'infrastruttura di rete. Queste ottiche pluggable erano ideali per i data center e le reti di telecomunicazione grazie alla facilità di implementazione, all'aggiornabilità e alla compatibilità con diverse apparecchiature di rete.

Con l'aumento della richiesta di larghezza di banda, le ottiche pluggable a più alta velocità, come XFP e QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), sono diventate uno standard per le applicazioni 40G e 100G. Queste prime soluzioni offrivano flessibilità e scalabilità, ma erano limitate da problemi di consumo energetico e di integrità del segnale con l'aumento della velocità.

 

Nascita di ricetrasmettitori a maggiore larghezza di banda

Con l'esplosione del cloud computing, dell'intelligenza artificiale (AI) e del calcolo ad alte prestazioni (HPC), il settore ha introdotto nuovi fattori di forma dei ricetrasmettitori per soddisfare la necessità di una maggiore larghezza di banda. Tra i principali progressi vi sono:

• QSFP+ (Quad Small Form-factor Pluggable Plus) - Introdotto per le applicazioni 40G Ethernet, consente di aumentare la densità delle porte negli switch.
• CFP4 (C Form-factor Pluggable 4) - Progettato per le reti 100G, offre una maggiore efficienza e dimensioni ridotte rispetto ai precedenti moduli CFP.
• QSFP-DD (quad small form-factor pluggable a doppia densità) - Supportando le applicazioni 400G e successivamente 800G, questo fattore di forma ha aumentato la densità delle corsie, consentendo una maggiore velocità di trasmissione dei dati.
• OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) - Sviluppato per 400G e oltre, offre una migliore gestione termica ed efficienza energetica.
• OSFP-XD (OSFP a densità estesa) - Progettato per estendere ulteriormente le capacità di larghezza di banda per le applicazioni dei data center.
• QSFP-DD800 - La prossima evoluzione dell'ottica collegabile, che supporta 800G Ethernet per i data center hyperscale e i carichi di lavoro guidati dall'intelligenza artificiale.

Sebbene questi progressi abbiano permesso alle ottiche collegabili di tenere il passo con la domanda, il consumo di energia e i vincoli termici hanno posto dei problemi a velocità più elevate.

Penetrazione delle ottiche a bordo

Per avvicinare la connettività ottica all'unità di elaborazione e ridurre le perdite elettriche, il settore ha adottato soluzioni OBO (On-Board Optics). Queste includono l'ottica mid-board, che colloca i ricetrasmettitori direttamente sulla scheda madre dello switch o del server anziché sul bordo dell'apparecchiatura.

L'ottica a bordo ha contribuito a migliorare l'integrità del segnale e a ridurre il consumo energetico accorciando il percorso elettrico. Tuttavia, questo approccio si affidava ancora ai tradizionali ricetrasmettitori collegabili e richiedeva un complesso instradamento della fibra all'interno dei dispositivi, con conseguenti limiti di scalabilità e complessità di produzione.

 

Il passaggio all'ottica in co-packaging (CPO)

La crescente domanda di efficienza energetica e di scalabilità della larghezza di banda ha portato alla transizione verso il Co-Packaged Optics (CPO). A differenza dei pluggables tradizionali, che diventano instabili a causa dei vincoli termici e di potenza, il CPO integra i ricetrasmettitori ottici direttamente con lo switch o l'ASIC di calcolo, eliminando la necessità di lunghe tracce elettriche ad alta potenza.

Eliminando le interconnessioni elettriche ad alta velocità, CPO riduce significativamente il consumo energetico per bit. I ricetrasmettitori pluggable funzionano con circa 7W per modulo a velocità di trasmissione dati più elevate, mentre CPO può ottenere prestazioni simili o migliori con circa 3W per modulo. Oltre al minor consumo energetico, una migliore gestione termica ottenuta distribuendo i componenti ottici attorno all'ASIC ottimizza la dissipazione del calore e aumenta l'efficienza complessiva del sistema.

Con l'aumento della velocità dei dati a 1,6 Tbps e oltre, una maggiore densità di corsie e una migliore integrità del segnale grazie all'integrazione diretta dell'ottica con l'ASICS diventano indispensabili per i Data Center su scala iperscala, l'intelligenza artificiale (AI) e il calcolo ad alte prestazioni (HPC). Questi vantaggi rendono il CPO una soluzione ideale per gli ambienti di rete ad alta velocità di prossima generazione, dove l'efficienza energetica e la scalabilità della larghezza di banda sono fondamentali.

 

Il ruolo di SENKO nel favorire la transizione verso il CPO

SENKO Advanced Components ha svolto un ruolo fondamentale nel favorire la transizione verso l'ottica confezionata, sviluppando soluzioni di connettività ottica innovative che affrontano le sfide della gestione, della densità e dell'affidabilità delle fibre.

Senko partecipa a diverse organizzazioni di standard di mercato come IEEE, IEC e TIA, nonché a consorzi come QSFP-DD e OSFP MSA per comprendere meglio le tendenze del mercato e fornire contributi. Inoltre, SENKO contribuisce alla formazione dei membri chiave del settore attraverso la partecipazione a forum riconosciuti a livello mondiale come l'Optical Interworking Forum (OIF) e l'IOWN Global Forum.

Grazie a queste collaborazioni industriali, SENKO è stata pioniera dei primi connettori VSFF (Very Small Form Factor) al mondo, come i connettori CS, SN e SN-MT, come trampolino di lancio per aumentare la densità dei connettori in fibra. Un ulteriore sviluppo ha prodotto il Metallic PIC Connector (MPC), per avvicinare la fibra al chip, e i connettori host e modulo ELSFP, che consentono di montare esternamente la sorgente laser, migliorando in modo significativo le prestazioni termiche e l'affidabilità a lungo termine nelle architetture CPO.

Mentre l'ottica confezionata continua a guadagnare slancio, SENKO rimane in prima linea nell'innovazione, fornendo soluzioni di connettività ottica essenziali che consentono la transizione verso architetture di rete altamente efficienti e scalabili.

Conclusione

La transizione dalle prime ottiche collegabili all'ottica co-packaged rappresenta un'evoluzione significativa nel campo delle reti ottiche. Con l'aumento della velocità di trasmissione dei dati, le architetture tradizionali dei ricetrasmettitori devono affrontare limiti crescenti in termini di efficienza energetica e prestazioni. Il CPO offre una soluzione promettente, garantendo una larghezza di banda e un'efficienza energetica senza precedenti per le future applicazioni di rete. Con aziende come SENKO alla guida dell'innovazione dell'interconnessione ottica, il settore è ben posizionato per abbracciare la prossima generazione di connettività ad alta velocità.