استخدام تقنية التغليف المشترك الضوئي الإلكتروني لحل مشكلة نقل البيانات الضخمة - الجزء الأول

استخدامبصريات إلكترونيةتقنية التعبئة المشتركة لحل مشكلة نقل البيانات الضخمة

مع تطور قوة الحوسبة إلى مستوى أعلى، تتزايد كمية البيانات بسرعة، لا سيما مع حركة مرور الأعمال الجديدة في مراكز البيانات، مثل نماذج الذكاء الاصطناعي الكبيرة والتعلم الآلي، مما يعزز نمو البيانات من البداية إلى النهاية وإلى المستخدمين. يتطلب نقل البيانات الضخمة بسرعة من جميع الجهات، وقد تطور معدل نقل البيانات من 100 جيجابت إيثرنت إلى 400 جيجابت إيثرنت، أو حتى 800 جيجابت إيثرنت، لمواكبة احتياجات قوة الحوسبة وتفاعل البيانات المتزايدة. مع زيادة معدلات نقل البيانات، ازداد تعقيد الأجهزة ذات الصلة على مستوى اللوحة بشكل كبير، ولم تتمكن وحدات الإدخال والإخراج التقليدية من تلبية المتطلبات المختلفة لنقل الإشارات عالية السرعة من ASICs إلى اللوحة الأمامية. في هذا السياق، يُبحث عن التغليف المشترك الكهروضوئي CPO.

ارتفاع الطلب على معالجة البيانات، CPOبصريات إلكترونيةالاهتمام المشترك

في نظام الاتصالات البصرية، يتم تعبئة الوحدة البصرية وشريحة التبديل الشبكية (AISC) بشكل منفصل،وحدة بصريةيتم توصيله باللوحة الأمامية للمفتاح في وضع قابل للتوصيل. هذا الوضع ليس غريبًا، فالعديد من وصلات الإدخال/الإخراج التقليدية متصلة ببعضها في هذا الوضع. على الرغم من أن هذا الوضع لا يزال الخيار الأول في المجال التقني، إلا أنه قد كشف عن بعض المشاكل عند معدلات البيانات العالية، حيث سيُقيّد طول الاتصال بين الجهاز البصري ولوحة الدائرة، وفقدان الإشارة، واستهلاك الطاقة، والجودة، مع الحاجة إلى زيادة سرعة معالجة البيانات.

بهدف حل مشاكل الاتصال التقليدية، بدأ التغليف المشترك للألياف الضوئية CPO يحظى بالاهتمام. في هذا النوع من البصريات، تُغلف الوحدات الضوئية ورقائق تبديل الشبكة (AISC) معًا وتُوصل عبر وصلات كهربائية قصيرة المدى، مما يحقق تكاملًا ضوئيًا إلكترونيًا مدمجًا. مزايا الحجم والوزن التي يوفرها التغليف المشترك للألياف الضوئية CPO واضحة، كما يُحقق تصغيرًا متزايدًا للوحدات الضوئية عالية السرعة. تتمركز الوحدة الضوئية ورقائق تبديل الشبكة (AISC) بشكل أكبر على اللوحة، مما يُقلل طول الألياف بشكل كبير، مما يُقلل من الفقد أثناء النقل.

وفقًا لبيانات اختبار مختبرات Ayar، يُمكن لتقنية التغليف البصري المشترك CPO خفض استهلاك الطاقة بشكل مباشر إلى النصف مقارنةً بالوحدات البصرية القابلة للتوصيل. ووفقًا لحسابات شركة Broadcom، يُمكن لنظام CPO توفير حوالي 50% من استهلاك الطاقة في الوحدة البصرية القابلة للتوصيل بسعة 400 جيجابت، بينما يُوفر نظام CPO استهلاكًا أكبر للطاقة مقارنةً بالوحدة البصرية القابلة للتوصيل بسعة 1600 جيجابت. كما يُسهم التصميم الأكثر مركزية في زيادة كثافة التوصيل بشكل كبير، وتحسين تأخير الإشارة الكهربائية وتشويهها، وإلغاء قيود سرعة الإرسال كما في الوضع القابل للتوصيل التقليدي.

هناك نقطة أخرى تتعلق بالتكلفة، فأنظمة الذكاء الاصطناعي والخوادم والمفاتيح اليوم تتطلب كثافة وسرعة عاليتين للغاية، والطلب الحالي يتزايد بسرعة. وبدون استخدام التغليف المشترك لـ CPO، فإن الحاجة إلى عدد كبير من الموصلات عالية الجودة لتوصيل الوحدة الضوئية تُمثل تكلفة باهظة. يُمكن للتغليف المشترك لـ CPO تقليل عدد الموصلات، وهو أيضًا جزء كبير من تقليل قائمة المواد (BOM). يُعد التغليف المشترك لـ CPO الكهروضوئي الطريقة الوحيدة لتحقيق شبكة عالية السرعة وعرض نطاق ترددي عالٍ واستهلاك منخفض للطاقة. تجعل هذه التقنية، التي تجمع مكونات السيليكون الكهروضوئية والمكونات الإلكترونية معًا، الوحدة الضوئية أقرب ما يمكن إلى شريحة مفتاح الشبكة، مما يقلل من فقدان القناة وانقطاع المعاوقة، ويُحسّن بشكل كبير كثافة الترابط، ويوفر الدعم الفني لاتصال بيانات عالي السرعة في المستقبل.