Liberando la conectividad de próxima generación: el auge de transceptores ópticos 800G

En el mundo actual de ritmo acelerado, la demanda de transmisión de datos de alta velocidad ha alcanzado niveles sin precedentes. La aparición de aplicaciones de inteligencia artificial y modelos a gran escala, como ChatGPT, ha convertido la potencia informática en una infraestructura crítica para la industria de la IA. Con la creciente necesidad de una comunicación más rápida en la supercomputación, los módulos ópticos de alta velocidad se han convertido en un componente esencial para los servidores de IA. Este artículo explora los emocionantes avances en los transceptores ópticos 800G y su inmenso potencial en la era de IA.

Evolución del transceptor óptico 800G

Incremento en la demanda de ancho de banda

El crecimiento de la demanda de ancho de banda ha tenido un impacto significativo en los módulos ópticos de alta velocidad. Con la proliferación de tecnologías emergentes y la necesidad de transmisión de datos a gran escala, los módulos ópticos tradicionales de 100G, 200G, y 400G ya no pueden satisfacer completamente las demandas del mercado. Para abordar los crecientes requisitos de ancho de banda, los módulos ópticos 800G están surgiendo como una tendencia prominente.

Desbloqueando el potencial de la tecnología LPO

En la era de los transceptores ópticos 800G, la tecnología linear-drive pluggable optics (LPO, por sus siglas en inglés) se destaca como una solución prometedora. LPO utiliza componentes analógicos lineales en el enlace de datos, eliminando la necesidad de diseños complejos de CDR o DSP. En comparación con las soluciones DSP, los LPO ofrecen reducciones sustanciales en el consumo de energía y la latencia, lo que los hace ideales para requisitos de conectividad de datos de corto alcance, alto ancho de banda, baja potencia y baja latencia en centros de cómputo de IA. A medida que los proveedores de servicios en la nube amplían sus recursos informáticos, las soluciones LPO, incluida 800G LPO, están preparadas para capturar una importante participación de mercado.

Arquitecturas de interfaz eléctrica y óptica de Ethernet 800G

La investigación indica que al igualar la velocidad de un solo canal de las interfaces eléctricas y ópticas se optimiza la arquitectura de los módulos ópticos, lo que resulta en un menor consumo de energía y costos reducidos. Por ejemplo, un transceptor óptico de 8×100 Gbit/s se beneficia de una interfaz eléctrica de 100 Gbit/s de un solo canal, mientras que un transceptor óptico de 4×200 Gbit/s se adapta bien a una interfaz eléctrica de 200 Gbit/s de un solo canal. El empaquetado de los transceptores ópticos 800G puede adoptar diferentes formas, como el doble densidad del formato pequeño enchufable de cuatro canales (800G QSFP-DD) y el formato pequeño enchufable de ocho canales (800G OSFP).

Existen tres arquitecturas principales de interfaz óptica para transceptores ópticos de 800 Gbit/s:

Transceptor óptico PAM4 de 8×100 Gbit/s

Este transceptor opera a 53 Gbd y utiliza ocho pares de convertidores analógico-digitales (DAC) y digitales-analógicos (ADC), junto con ocho láseres, transceptores ópticos y un par de multiplexores y demultiplexores LAN-WDM de multiplexación por división de longitud de onda gruesa (CWDM) de 8 canales.

Transceptor óptico PAM4 de 4×200 Gbit/s

Operando a 106 Gbd, este transceptor emplea cuatro pares de DACs y ADCs, cuatro pares de transceptores ópticos (incluyendo cuatro láseres) y un par de multiplexor y demultiplexor LAN-WDM o CWDM de 4 canales.

Transceptor óptico coherente de 800 Gbit/s

Operando a 128 Gbd con modulación 16QAM, este transceptor utiliza cuatro pares de DACs y ADCs, un láser y un par de transceptores ópticos. Adicionalmente, los módulos ópticos coherentes de los centros de datos pueden integrar láseres de longitud de onda fija para reducir costos y consumo de energía.

Tendencias de desarrollo del transceptor óptico 800G

La evolución de los transceptores ópticos 800G todavía está en sus primeras etapas y continuará progresando durante los próximos cinco años. Las tendencias clave incluyen:

Migración monomodo:

Las fibras multimodo tienen limitaciones de ancho de banda, lo que restringe la distancia de transmisión de las fibras multimodo PAM4 VCSEL+ de 100 Gbit/s a 50 metros. Para superar esto, la industria está cambiando hacia soluciones de interfaz óptica monomodo, que se benefician de la tecnología SiPh (fotónica de silicio).

Llegada de 200 Gbit/s de un solo longitud de onda:

Si bien ha habido avances rápidos en la tecnología EML (láser modulado por electrorreabsorción) de 112 Gbd, la disponibilidad de recursos de ancho de banda de 55 GHz está ligeramente limitada. El futuro promete moduladores SiPh y niobato de litio de película delgada basado en silicio para habilitar soluciones de una sola longitud de onda de 200 Gbit/s.

Migración coherente

Se están avanzando soluciones tecnológicas coherentes para cubrir distancias más cortas (40, 20 y 10km) además de la autonomía actual de 80km. Las soluciones no coherentes también están ampliando su alcance a distancias más largas. Las soluciones coherentes son competitivas en costos con PAM4 debido a su uso de un láser, modulador y receptor en comparación con el requisito de PAM4 de cuatro de cada uno. A pesar de la complejidad a 800 Gbit/s, estos dispositivos reducen efectivamente los costos del sistema, asegurando la competitividad de PAM4. La competencia continua entre la transmisión coherente y PAM4 requiere una observación continua para determinar el resultado.

El impacto de Al en el despliegue del transceptor óptico 800G

¿Por qué 800G es más importante que 400G para los servidores de lA?

En primer lugar, los servidores de IA requieren altas tasas de transmisión de datos y baja latencia, lo que demanda conmutadores de tope de rack que se ajusten al ancho de banda subyacente. Estos conmutadores también pueden necesitar redundancia de latencia, lo que exige módulos ópticos de alta velocidad. Por ejemplo, el servidor NVIDIA DGX H100 está equipado con 8 módulos de GPU H100, donde cada GPU requiere 2 módulos ópticos de 200G. Por lo tanto, cada servidor necesita un mínimo de 16 módulos de 200G, y los puertos correspondientes de los conmutadores de tope de rack requieren al menos 4 de 800G.

En segundo lugar, los chips ópticos de 800G ofrecen una mayor eficiencia y beneficios económicos. Utilizan chips EML de 100G, mientras que los de 200G/400G usan chips ópticos de 50G. Los cálculos revelan que, para la misma velocidad, el costo de un chip óptico de 100G es un 30% menor que el de dos chips ópticos de 50G.

Sin embargo, es importante señalar que los transceptores ópticos de 400G aún son significativos en la industria. Aunque no alcanzan la velocidad de los de 800G, ofrecen un impulso significativo en el ancho de banda en comparación con las tecnologías más antiguas, convirtiéndolos en una solución rentable para muchas organizaciones. Además, ciertas aplicaciones pueden no requerir todas las capacidades de un Ethernet de 800G, haciendo que un Ethernet de 400G sea una opción más práctica.

Transceptores 400G/800G

FS ofrece productos de redes ópticas de alta velocidad y soluciones completas de redes para HPC a clientes de diversas industrias, incluyendo sectores financieros, sanitarios, educativos, gubernamentales y de telecomunicaciones. Para brindar las últimas soluciones de conectividad óptica, FS ha introducido productos de transceptores ópticos de 400G y 800G en el sitio web oficial.

A medida que la demanda de transmisión de datos más rápida y eficiente sigue en aumento, ha llegado la era de los transceptores ópticos 800G. Con sus notables capacidades de ancho de banda y los avances en la tecnología LPO, estos transceptores están listos para revolucionar la industria de la inteligencia artificial y transformar los centros de datos. La implementación de los transceptores ópticos de 800G nos acerca a desbloquear todo el potencial de la inteligencia artificial.