Veri Merkezi Yüksek Hızlı Optik Modül Ara Bağlantı Teknolojisinde İlerleme

Ağ hizmetlerinin hızla büyümesine bağlı olarak, veri merkezlerinde bant genişliği talebi giderek artıyor. Başlangıçta, talep birden çok bağlantıyı bir araya getirerek karşılanabiliyordu, ancak günümüzde bulut bilgi işlem, çevrimiçi oyun ve çevrimiçi HD videonun tümü, yalnızca daha fazla bağlantı ekleyerek karşılanamayan büyük miktarda ağ bant genişliği gerektiriyor. Örneğin, geleneksel bir veri merkezinin yer-uydu hattındaki temel 10G ara bağlantı bağlantı noktaları, 8'e gruplandırılmıştır, bu da 80G bant genişliği anlamına gelir. Daha fazla bağlantı eklemenin maliyeti çok yüksekse, birçok ağ cihazı daha fazla port paketini destekleyemez, bu nedenle yalnızca daha yüksek yönlendirme hızlarına sahip port cihazlarını talep edebilir ve 40G/100G böylesine büyük bir talep bağlamında oluşturulur. Artık 40G/100G, sıradan veri merkezlerine uçacak şekilde ölçeklendirildi ve veri merkezi ara bağlantı çıkışlarında birkaç 40G veya 100G ara bağlantı bağlantı noktası konuşlandırılarak veri merkezinin harici erişim bant genişliğini 100G'nin üzerine çıkararak büyük veri merkezleri için olmazsa olmaz bir seçenek haline geldi , hatta 1T'ye kadar. Neyse ki, 100G optik modüllerin teknik zorluğu insanlar için aşıldı, ancak teknolojinin hala sürekli geliştirilmekte olan bu kısmında hala birçok sorun var, o yüzden bu alandaki teknik ilerlemeden bahsedelim.

Yüksek hızlı optik modüller, genellikle 40G/100G iletimi veya üzeri olan ve özellikle iletim mesafesi açısından teknik olarak elde edilmesi zor olan optik modülleri ifade eder ve 100G optik modüllerinin 10KM'den daha fazla iletim mesafesine ulaşması zordur. Bu, veri merkezi uygulamalarında 100G optik modüllerin popülaritesini yavaşlattı. Ancak bu gelişme trendi geri döndürülemez, tıpkı gittikçe daha hızlı çalışan bilgisayarlarımız ve cep telefonlarımız gibi, teknoloji geliştikçe hız artmaya devam edecek. Yüksek hızlı optik modül teknolojisi de sürekli gelişmektedir. En olgun olanlar şu anda PLC teknolojisinin yanı sıra InP tabanlı entegrasyon teknolojisi ve silikon fotonik tabanlı entegrasyon teknolojisidir.

PLC (Düzlemsel Işık Dalgası Devresi), platform optik dalga kılavuzu teknolojisi olarak adlandırılır, bir düzlemde bulunan optik dalga kılavuzu anlamına gelir, üretim süreci geleneksel yarı iletken üretim süreci ile uyumludur ve geleneksel optik montaj sürecinden daha ucuzdur, paketleme teknolojisi iyidir. PLC'nin iki temel yapısı vardır: biri dikdörtgen optik dalga kılavuzudur, optik çekirdek katmanı sütunsaldır; biri çıkıntı şeklindeki bir optik dalga kılavuzudur, optik çekirdek katmanı bir çıkıntının üstündeki bir dikdörtgendir. PLC teknolojisi, çeşitli düz optik dalga kılavuzlarından yapılan işlevsel gereksinimlere göre entegre optik işlemin çekirdeğidir, bazılarının ayrıca elektrotları belirli konumlarda biriktirmesi ve ardından optik dalga kılavuzları ve ardından optik fiberler veya fiber dizileri ile birleştirilmesi gerekir. son derece entegre hazırlama teknolojisi, 128'e varan musluk sayısı. Optik güç dağıtımı için bir kuvars alt tabaka üzerinde gömülü optik dalga kılavuzları oluşturmak üzere fotolitografi, büyütme ve kuru aşındırma işlemlerinin kullanılması, optik ayırıcı üretimi için en iyi teknolojidir. PLC, lityum niyobat titanyum kaplı optik dalga kılavuzları, silikon bazlı biriktirilmiş silikon dioksit optik dalga kılavuzları, InGaAs/InP optik dalga kılavuzları ve polimer optik dalga kılavuzları vb. Bu farklı malzemeler ve her birinin avantajları ve dezavantajları, bu yüzden burada ayrıntılara girmeyeceğim. Kısacası, PLC teknolojisi tamamen yeni bir teknoloji değildir, ancak bireysel optik modüllerin iletim bant genişliğini iyileştirme amacına ulaşmak için gelişmiş üretim sürecinin yardımıyla orijinal optik teknolojinin birçoğunu ödünç alır.

Optik modülün hızı 10G'den 40G veya 100G'ye çıkarıldığında, yine de PLC teknolojisi kullanılarak tatmin edilebilir, ancak 400G'ye veya hatta 1T'ye çıkarılması gerekirse, bu teknoloji biraz bunalır. Mevcut teknolojik süreçler henüz bu tür bant genişliği yoğunluklarını elde edecek araçlara sahip değildir ve bu, optik modülleri büyüterek elde edilirse, bu açıkça iyi bir çözüm değildir ve PLC, üretim sürecinin karmaşıklığıyla birlikte önemli ölçüde artar; PLC tipi optik modüllerin fiyatı yüksek kalır ve düşürülemez, bu nedenle silikon fotonik teknolojisi ortaya çıktı. Bu, elektronik sinyaller yerine veri iletmek için lazer ışınları kullanan, silikon fotoniğe dayalı, düşük maliyetli, yüksek hızlı bir optik iletişim teknolojisidir. Bu düşük maliyetli teknoloji, yalnızca veri merkezi genişletme maliyetini önemli ölçüde azaltmakla kalmaz, aynı zamanda hız açısından Moore Yasasını da ortadan kaldırır (Moore Yasası izlenirse, Ethernet iletim hızlarının 1T'ye ulaşması imkansızdır), kırılmayı mümkün kılar 1'dan beri büyük ilgi gören yeni bir veri merkezi teknolojisi olan tek bir bağlantı noktasında 2016T bant genişliği aracılığıyla. gofret düzeyinde inceleme için yalnızca 10 ila 0.35 mikron boyutunda dalga kılavuzlarına sahip fiberler. Neyse ki hala bu teknik zorlukları aşan ve 0.5G yüksek hızlı optik modüllerin kısa iletim mesafesi sorununun üstesinden gelen bazı silikon fotonik optik modülleri resmi satış için üreten bazı üreticiler var. Bu optik modüller henüz 100G ve üzeri hızları sağlayamasa da teknolojinin sürekli gelişmesi ile gelecekte kesinlikle mümkün olacağına inanılıyor. Ethernet standartları kuruluşunun artık 200G iletim standardı geliştirmeye başlamış olması bunun teorik olarak mümkün olduğunu, aksi halde böyle bir iletim standardı geliştirmenin mümkün olmayacağını gösteriyor.

Fotonik entegrasyon aynı zamanda gelecekteki yüksek hızlı optik modüller için seçilebilecek bir teknolojidir. Merkez parçası olarak bir dielektrik dalga kılavuzuna sahip optik dalga kılavuzu tabanlı bir entegre devre, optik cihazları entegre eder, yani bir dizi optik cihaz, bir bütün oluşturmak için bir alt tabaka üzerine entegre edilir ve cihazlar, bir yarı iletken optik dalga kılavuzu ile birbirine bağlanır. yüksek hızlı yönlendirme optik modülü. Fotonik entegrasyon, fiber optik iletişimin en ileri ve gelecek vaat eden alanıdır ve gelecekteki ağların bant genişliği gereksinimlerini karşılamanın en iyi yollarından biridir. Elbette, fotonik entegre optik modüllerin üretimi kolay bir iş değildir. Fotonik cihazlar üç boyutlu bir yapıya sahiptir ve üretmek için farklı malzemelerden oluşan çoklu ince film dielektrik katmanları üzerinde tekrarlayan biriktirme ve aşındırma gerektirir ve bu tür karmaşık teknolojinin yalnızca 400G'de görülmesi bekleniyor.

Veri merkezi yüksek hızlı optik modül teknolojisi hala gelişmektedir ve bir kez bir atılım olduğunda, veri merkezlerinin ağ bant genişliklerini artırmaları çok faydalı olacaktır. Yüksek hızlı optik modül teknolojisi, veri merkezlerinin daha yüksek ağ bant genişliklerine geçmesini büyük ölçüde engellemiştir. Geçmişteki ağ bant genişliği geliştirme sürecinden, daha yüksek hızlı optik modüller tasarlanıp uygulandıktan ve ticari olarak piyasaya sürüldüğünde, kısa süre sonra gerçek ağda ve tüm destekleyici ağ ekipmanında, optik fiberlerde, ağ yongalarında vb. bir değiştirme dalgasını başlatacaklar. yakında destekle eşleştirilecektir, bu nedenle optik modül teknolojisinin geliştirme düzeyi, veri merkezinin genel bant genişliği düzeyini belirler ve ağ bant genişliğini iyileştirmek için veri merkezinin en önemli parçasıdır.