Diese Technologie ermöglicht eine schnelle und breitbandige Datenkommunikation zwischen den CPUs eines Servers sowie zwischen CPUs und Peripheriegeräten.
Hintergrund:
Fortschritte in der CPU-Verarbeitung haben die Datenmanagement-Kapazitäten von Servern exponentiell gesteigert. Verbesserte Virtualisierungstechnologien ermöglichen es nun einer einzelnen CPU, mehrere Prozesse auszuführen. Das Datenvolumen, das durch die CPUs oder von der CPU zu den Peripheriegeräten fließt, nimmt dramatisch zu. Während heutige Server optische Verbindungen mit Datenraten von 10 Gbit/s pro Kanal nutzen, werden zukünftige Server voraussichtlich noch schneller sein und 25 Gbit/s erreichen. Wie Abbildung 1 zeigt, werden optische Verbindungen aufgrund der Schwierigkeit, hohe Datenraten mit elektrischer Kommunikation zu erzielen, voraussichtlich nicht nur für die Datenübertragung zwischen Servern, sondern auch zwischen Tabellen innerhalb eines Servers eingesetzt.
Technologische Herausforderungen:
Die Implementierung von Verbindungen auf einem Server erfordert einen optischen Transceiver zur Umwandlung elektrischer in optische Signale. Aktuelle optische Transceiver erreichen Datenraten zwischen 10 und 14 Gbit/s, sodass die Geschwindigkeit zu einer Hürde für das Erreichen der angestrebten 25 Gbit/s geworden ist. Darüber hinaus sind aktuelle optische Transceiver sehr groß und lassen sich daher nur schwer in der Nähe von CPUs oder anderen Geräten platzieren. Dies ist problematisch, da das elektrische Signal, das zwischen Gerät und optischem Transceiver übertragen wird, auf der Übertragungsleitung Verlusten und Interferenzen unterliegt, die mit zunehmender Leitungslänge steigen. Dies verschlechtert die Signalqualität und erschwert die Geschwindigkeitssteigerung.
Neu entwickelter Transceiver:
Um einen kompakten optischen Transceiver mit den notwendigen optischen Verbindungen für schnelle Datenübertragungen mit hoher Bandbreite in Servern zu realisieren, hat Fujitsu Laboratories einen optoelektrischen Wandler entwickelt, der elektrische Signale mithilfe eines optischen Bauelements in optische Signale umwandelt. Im Detail:
1. Hochgeschwindigkeits-Schaltungstechnologie:
Fujitsu Laboratories konnte die Übertragungsgeschwindigkeit durch eine optimierte Schaltungstechnologie im IC, der die optischen Bauelemente steuert, erhöhen und so die Anstiegs- und Abfallzeiten des optischen Signals deutlicher hervorheben. Dies wurde selbst bei kostengünstigen optischen Bauelementen mit unzureichend schnellen Reaktionszeiten erreicht, indem eine Schaltungstechnologie implementiert wurde, die Mehrfachreflexionen unterdrückt, welche die Signalform beeinträchtigen. Das Ergebnis ist eine Steigerung der Datenraten von derzeit 10–14 Gbit/s auf 25 Gbit/s pro Kanal.
2. Kompakte optische Kopplungstechnologie
: Herkömmlicherweise erforderte die effiziente Übertragung eines optischen Signals zwischen optoelektrischen Wandlern und Glasfasern eine optische Kopplungseinheit. Diese bestand aus einer Linsenkomponente und einem optischen Stecker (Abbildung 3). Die Linsenkomponente war jedoch groß und teuer. Das neue Design besteht aus einem optoelektrischen Wandler mit einer flexiblen Leiterplatte, die mit optischen Bauelementen und integrierten Schaltkreisen ausgestattet ist und so einen kompakten optischen Transceiver ermöglicht. Darüber hinaus hat Fujitsu Laboratories eine effektive Folienlinse entwickelt, die auf der Unterseite der flexiblen Leiterplatte angebracht ist und somit die zuvor genannten Probleme löst.
Abbildung 3: Struktur eines herkömmlichen optoelektrischen Wandlers.
Optische 800G-Transceiver: Schlüsselinfrastruktur im Zeitalter der KI
Mit dem rasanten Fortschritt von KI-Anwendungen und dem Training umfangreicher Modelle hat sich Rechenleistung zu einer der wichtigsten Infrastrukturen des KI-Zeitalters entwickelt. Die kontinuierliche Erweiterung des Rechenleistungsbedarfs treibt die Nachfrage nach Netzwerken mit höherer Bandbreite direkt an.
