Arrière-plan
Les progrès réalisés en matière de puissance de traitement des processeurs ont considérablement accru les capacités de traitement de données des serveurs. Grâce aux technologies de virtualisation améliorées, qui permettent à un seul processeur d'exécuter plusieurs processus, le volume de données transitant entre les processeurs et entre les processeurs et les périphériques a connu une augmentation spectaculaire. Si les serveurs actuels utilisent des interconnexions optiques capables d'atteindre des débits de 10 Gbit/s par canal, les serveurs futurs devraient pouvoir atteindre 25 Gbit/s. De plus, comme illustré sur la figure 1, les interconnexions optiques devraient être utilisées non seulement pour la communication de données entre serveurs, mais aussi entre les cartes au sein d'un même serveur, car il est difficile d'atteindre des débits plus élevés avec des communications électriques.
L'intégration d'interconnexions optiques au sein d'un serveur nécessite un émetteur-récepteur optique convertissant les signaux électriques en signaux optiques. Les émetteurs-récepteurs optiques actuels atteignent des débits de données compris entre 10 et 14 Gbit/s, ce qui constitue un frein à l'atteinte de débits de 25 Gbit/s. De plus, leur encombrement rend leur placement à proximité des processeurs ou d'autres périphériques difficile. Ceci est problématique car le signal électrique circulant entre le périphérique et l'émetteur-récepteur optique subit des pertes et des interférences dans la ligne de transmission, qui augmentent avec la longueur du circuit électrique. Il en résulte une dégradation de la qualité du signal et un ralentissement de l'augmentation des débits.
Un nouvel émetteur-récepteur a été développéPour réussir à produire un émetteur-récepteur optique compact doté de l'optique d'interconnexion requise pour la transmission de données à grande vitesse et à large bande passante, les laboratoires Fujitsu ont développé un convertisseur opto-électrique pour transmettre des signaux électriques (optiques) à des signaux optiques (électriques) à travers un dispositif optique.
Détails techniques.
1. Technologie des circuits à haute vitesse
Les laboratoires Fujitsu ont réussi à augmenter la vitesse grâce à une technologie de circuits intégrés (CI) intégrée aux dispositifs optiques. Ceci leur a permis d'obtenir des transitions plus abruptes entre les signaux optiques, même dans des dispositifs optiques économiques dont le temps de réponse est insuffisant. Ils ont également mis en œuvre une technologie de circuits qui supprime les réflexions multiples dégradant le signal électrique. Il en a résulté une augmentation du débit de données, passant de 10-14 Gbit/s à 25 Gbit/s par canal.
2. Technologie de couplage optique compacte
Classiquement, la transmission efficace d'un signal optique entre un convertisseur optoélectronique et une fibre optique (couplage optique) nécessitait un dispositif de couplage optique composé d'une lentille et d'un connecteur optique (Figure 3). Cependant, la lentille était volumineuse et coûteuse. Cette nouvelle conception repose sur un convertisseur optoélectronique doté d'un circuit imprimé flexible équipé de dispositifs optiques et de circuits intégrés, permettant ainsi la réalisation d'un émetteur-récepteur optique compact. De plus, les laboratoires Fujitsu ont également développé une lentille en feuille, économique et empilée sur la face inférieure du circuit imprimé flexible, qui s'affranchit des limitations mentionnées précédemment.
Ces technologies ont été utilisées dans un prototype de convertisseur optoélectronique à 4 canaux x 25 Gbit/s. Mesurant 22 mm x 9 mm x 0,86 mm (composants électriques et optiques intégrés inclus), la lentille est dix fois plus petite que les lentilles classiques des convertisseurs optoélectroniques, tandis que l'ensemble du dispositif est réduit à un tiers de sa taille conventionnelle. Tirant parti de sa compacité, les laboratoires Fujitsu ont développé des émetteurs-récepteurs optiques intégrant les prototypes de convertisseurs optoélectroniques de part et d'autre. Les émetteurs et les récepteurs utilisent huit canaux et présentent des dimensions compactes de 47,8 mm x 16 mm x 21,6 mm, permettant ainsi de réduire l'encombrement des composants adjacents, tels que le processeur sur le circuit imprimé.
Résultats
Ces technologies permettent d'atteindre 25 Gbit/s par canal de manière compacte et économique, la capacité requise pour les interconnexions de nouvelle génération. Elles ouvrent ainsi la voie à des communications à haut débit et à large bande passante pour les serveurs.
Projets pour l'avenir
Les laboratoires Fujitsu poursuivent leurs travaux de recherche et développement afin d'appliquer cette technologie aux serveurs hautes performances, avec pour objectif son utilisation concrète dans les serveurs d'ici trois ans. Ils prévoient également d'étendre plus largement cette technologie afin d'améliorer les performances des équipements informatiques et de communication.
