A evolução da conectividade de fibra: Da óptica plugável à óptica co-embalada (CPO)

As limitações dos transceptores plugáveis

À medida que os data centers e os ambientes de computação de alto desempenho ultrapassam os limites das velocidades de rede, os transceptores plugáveis tradicionais estão atingindo suas limitações físicas e elétricas. O uso de traços elétricos em placas de circuito impresso (PCBs) apresenta desafios de integridade de sinal, preocupações com o consumo de energia e aumento da latência. Essas restrições se tornam mais acentuadas à medida que as velocidades de transmissão ultrapassam 800 Gbps, o que leva à necessidade de soluções de conectividade óptica novas e mais eficientes.

 

Uma transição gradual: Da óptica plugável ao CPO

A mudança da óptica plugável tradicional para a óptica co-packaged (CPO) não é um salto abrupto, mas uma progressão estruturada e em fases que permite melhorias incrementais na largura de banda, na eficiência energética e na integridade do sinal. Essa transição representa uma mudança fundamental na forma como a fibra é integrada à infraestrutura de rede, aproximando-se cada vez mais do chip para permitir maior largura de banda, menor latência e maior eficiência. Um estudo importante da Yole Développement (março de 2022) mapeia essa mudança, mostrando como a eficiência energética e a complexidade do sistema impulsionam a adoção do CPO ao longo do tempo.

Nesse estágio, a conectividade óptica permanece externa, com o conector MPO (Multi-Fiber Push-on) incorporado dentro de transceptores plugáveis. Os traços elétricos nas PCBs continuam a ser usados para a transmissão de dados, desde o transceptor, passando pela PCB, até o ASIC, o que contribui para o consumo de energia e os problemas de latência. Embora a óptica plugável permaneça viável até 800 Gbps, a crescente demanda por velocidades mais altas exige abordagens de integração mais avançadas.

 

Ótica integrada para até 1,6 Tbps

Para atenuar as limitações dos transceptores plugáveis, a óptica integrada move os transceptores ópticos diretamente para a placa de circuito impresso. Isso reduz o comprimento dos traços elétricos, melhorando o desempenho térmico e aprimorando a integridade do sinal. O PIC MPC agora reside diretamente na placa, o que permite maior densidade e maior eficiência energética. Essa etapa estabelece a base para avanços futuros, minimizando os desafios de interconexão elétrica.

 

Óptica co-embalada (CPO) em substrato para 3,2 Tbps e além

O CPO representa um avanço significativo, integrando a óptica diretamente no substrato do switch. Ao eliminar quase todos os traços elétricos, o CPO reduz drasticamente o consumo de energia e a latência, além de aprimorar a integridade do sinal. Essa abordagem de co-packaged permite recursos de largura de banda mais alta e abre caminho para uma escalabilidade ainda maior nos data centers de próxima geração.

 

E/S óptica direta para 6,4 Tbps e acima

A fase final da evolução da conectividade de fibra introduz a E/S óptica direta, em que as fibras ópticas são acopladas diretamente ao próprio chip do switch. Isso elimina totalmente a necessidade de interconexões elétricas, otimizando ainda mais a eficiência energética, a largura de banda e o desempenho geral do sistema. Essa arquitetura é essencial para atender às demandas dos futuros aplicativos de IA, aprendizado de máquina (ML), computação de alto desempenho (HPC) e data center em hiperescala.

Por que essa transição é importante

A demanda por maior largura de banda, menor consumo de energia, integridade de sinal aprimorada e escalabilidade preparada para o futuro é impulsionada pela inteligência artificial (IA), modelos de linguagem grandes (LLMs), aprendizado de máquina (ML), computação de alto desempenho (HPC) e data centers de hiperescala. À medida que as cargas de trabalho se tornam mais intensivas em dados, as interconexões elétricas tradicionais têm dificuldade para acompanhar o desempenho necessário. A transição de óptica plugável para CPO e, eventualmente, para E/S óptica direta é essencial para dar suporte à próxima geração de aplicativos de rede e computação. Essa mudança garante:

• Maior largura de banda para acomodar o crescimento exponencial de dados, reduzindo a distância que os sinais percorrem no domínio elétrico.
• Menor consumo de energia reduzindo as perdas de interconexão elétrica e a geração de calor.
• Integridade de sinal aprimorada por meio de acoplamento óptico direto que minimiza a degradação do sinal, aumentando a eficiência.
• Escalabilidade para aplicativos futuros que exigem taxas de dados ainda mais altas com a E/S óptica no nível do chip.

 

O papel da SENKO no futuro da conectividade óptica

A SENKO está na vanguarda da inovação em conectividade óptica, fornecendo soluções avançadas que facilitam a transição de transceptores plugáveis para arquiteturas ópticas de última geração. Seus produtos pioneiros incluem:

• Conectores MPC - Possibilitando a conectividade óptica de alta densidade para aplicativos emergentes embarcados e co-embalados. O MPC foi projetado para acoplamento direto da fibra ao chip, reduzindo as perdas e aumentando a eficiência.
• Conectores de baioneta SN-MT e MPO - Projetado para interconexões compactas, de alto desempenho e alta densidade em data centers de última geração, oferecendo recursos superiores de economia de espaço.
• ELSFP (Enhanced Large-Scale Form-Factor Pluggable) - Uma solução pronta para o futuro que atende aos requisitos de potência e densidade dos transceptores de última geração. O ELSFP oferece suporte a arquiteturas de data center em hiperescala em evolução, fornecendo alta largura de banda e baixo consumo de energia.
• Soluções avançadas de backplane óptico - A SENKO também é pioneira em novas opções de conectividade óptica de backplane, garantindo a transmissão contínua de dados em alta velocidade em ambientes de infraestrutura crítica.

Ao inovar continuamente em conectividade óptica, a SENKO está ajudando os centros de dados e os ambientes de computação de alto desempenho a obter maior rendimento, menor latência e maior eficiência. À medida que o setor avança em direção a soluções ópticas de alta velocidade, as inovações da SENKO desempenham um papel crucial na garantia de escalabilidade contínua, desempenho aprimorado e conectividade à prova de futuro para ambientes orientados por IA e em hiperescala.

 

Conclusão

A evolução da óptica plugável para CPO e E/S óptica direta representa um avanço crítico na conectividade de fibra. Ao integrar progressivamente a óptica mais perto da malha de comutação, essa transição atende às necessidades crescentes de IA, ML, HPC e data centers em hiperescala. Com empresas como a SENKO liderando a carga em soluções de conectividade óptica, o futuro da rede de alta velocidade está pronto para avanços notáveis que redefinirão as arquiteturas de data center e os benchmarks de desempenho.