Die neuen Komponenten sind mit IEC-224G-Linear und LPO-MSA kompatibel und ermöglichen die Entwicklung von optischen 800G-, 1,6T- und 3,2T-Transceivern und Engines für Cluster für künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen, Hyperscale-Rechenzentren und Cloud-Infrastrukturen der nächsten Generation.
Mit dieser Einführung wird eine der größten Herausforderungen angegangen, die sich aus dem rasanten Anstieg des Datenverkehrs zwischen Beschleunigern und KI-Verarbeitungssystemen ergeben: die Erhöhung der Bandbreite optischer Verbindungen bei gleichzeitiger Reduzierung des Energieverbrauchs, der Wärmeentwicklung und der Schnittstellenkosten.
Lineare Optik zur Eliminierung des DSP aus dem Modul
Die neuen Produktfamilien von Semtech wurden speziell für lineare optische Architekturen entwickelt, bei denen der digitale Signalprozessor (DSP), der üblicherweise zur Kompensation von Signalverschlechterungen eingesetzt wird, aus dem optischen Modul entfernt wird.
Durch das Entfernen dieses Elements können der Stromverbrauch und die Wärmeabgabe des Transceivers reduziert werden, allerdings steigen dadurch die Anforderungen an die analogen Komponenten, die für die Aufrechterhaltung der Signalintegrität verantwortlich sind.
Die neuen TIAs und Treiber von Semtech beinhalten die notwendigen Funktionen, um in diesem Szenario zu funktionieren und die Verbindungsleistung bei Geschwindigkeiten von 224 Gbit/s pro Kanal aufrechtzuerhalten.
Lineare Verbindungen bieten zudem geringere Latenzzeiten, da bestimmte digitale Verarbeitungsstufen entfallen. Diese Eigenschaft ist insbesondere in KI-Infrastrukturen relevant, da die Reduzierung von Kommunikationsverzögerungen zwischen Prozessoren, Beschleunigern und Switches die Verarbeitungs- und Inferenzzyklen beschleunigen kann.
Neue Familie von 224-Gb/s-TIAs
Die Transimpedanzverstärkerfamilie 224G besteht aus den Modellen GN1834L, GN1834DL und GN1838DL.
Semtech bietet Vier- und Achtkanalkonfigurationen sowie verschiedene physikalische Layoutoptionen an, um die Integration in verschiedene Modularchitekturen und optische Systeme zu erleichtern.
Die Bauelemente integrieren die Entzerrung direkt auf dem Chip und kombinieren hohe Linearität mit geringem Rauschen. Diese Eigenschaften sind besonders wichtig bei LPO-Anwendungen und anderen linearen Optikarchitekturen, bei denen die analoge Kette die Signalqualität erhalten muss, ohne auf den im Modul integrierten DSP zurückgreifen zu müssen.
Treiber für SiPho, InP und TFLN
Auf der Senderseite verwendet Semtech den GN1877, einen Vierkanaltreiber, und den GN1887, einen Achtkanaltreiber.
Die neuen Schaltungen sind für die Steuerung optischer Sender auf Basis verschiedener Technologien ausgelegt, darunter Siliziumphotonik (SiPho), Indiumphosphid (InP) Mach-Zehnder-Modulatoren und Dünnschicht-Lithiumniobat (TFLN)-Bauelemente.
Verstärkung und Ausgangsamplitude lassen sich anpassen, wodurch Entwickler Spielraum haben, um je nach den Eigenschaften der verwendeten optischen Komponente das richtige Verhältnis zwischen Stromverbrauch und Leistung zu finden.
Die Treiber verfügen zudem über einen hostseitigen Equalizer, der dem IEC-224G-Linear-Standard entspricht. Ihr Betriebsbereich deckt alles ab, von sehr kurzen Verbindungen in NPO- und CPO-Systemen bis hin zu den verschiedenen Leiterbahnlängen, die in LRO-, LPO- und XPO-Implementierungen verwendet werden.
Optische Verbindungsüberwachung und Telemetrie
Sowohl die TIA-Verstärker als auch die Treiber integrieren Echtzeit-Verbindungsüberwachungs- und Telemetriefunktionen.
Diese Funktionen liefern Informationen über das Verbindungsverhalten im Betrieb und erleichtern die präventive Diagnose. Ziel ist es, Phänomene wie wiederholte Verbindungsabbrüche und -wiederherstellungen – bekannt als Link-Flapping – zu reduzieren und die Gesamtzuverlässigkeit des Netzwerks zu verbessern.
Die Telemetrie ist insbesondere bei linearen optischen Architekturen relevant, da sie Informationen zur Überwachung von Verbindungen liefert, bei denen einige der Kompensationsfunktionen, die zuvor vom DSP durchgeführt wurden, im Modul nicht mehr vorhanden sind.
## 800G-, 1,6T- und 3,2T-Verbindungen für KI
Die Entwicklung von Schnittstellen mit 224 Gbit/s pro Kanal ist einer der notwendigen Schritte zur Steigerung der Kapazität von Transceivern und optischen Modulen, die in neuen Generationen von Rechenzentren eingesetzt werden.
Mit acht Kanälen, die mit dieser Geschwindigkeit arbeiten, können Schnittstellen der 1,6T-Klasse adressiert werden, während Architekturen mit einer größeren Anzahl von Kanälen Fortschritte hin zu optischen 3,2T-Systemen ermöglichen.
Diese erhöhte Kapazität fällt zeitlich mit der Einführung von LPO, NPO und CPO als Alternativen zur Reduzierung des Energieverbrauchs zusammen, der mit der Bewegung großer Datenmengen innerhalb von KI-Clustern verbunden ist.
Laut den von Semtech zitierten Prognosen von LightCounting könnte der Markt für lineare optische Transceiver und CPO/NPO-Lösungen für KI-Clusternetzwerke von etwa 5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 auf mehr als 10 Milliarden US-Dollar im Jahr 2026 anwachsen.
Semtech möchte mit seinen neuen Produktfamilien sowohl die Sende- als auch die Empfangspfade dieser Schnittstellen abdecken. Wie Amit Thakar, Vice President of Signal Integrity Product Marketing bei Semtech, erklärt, besteht das Ziel darin, die notwendigen Komponenten für verschiedene lineare optische Implementierungen auf einer einzigen Plattform bereitzustellen.
Die Modelle GN1834L, GN1834DL und GN1887 sind bereits erhältlich, während die Modelle GN1838DL und GN1877 voraussichtlich im April 2026 eintreffen werden.
