OCP EMEA 2025: شركة FiberMall تعرض وحدات بصرية قابلة للتوصيل بسعة 800 جيجابايت مع أنظمة تبريد غاطسة

تتضمن وحدات البصريات التقليدية القابلة للتوصيل معالجات إشارات رقمية (DSPs) تُجري معادلة رقمية كاملة للإشارات الكهربائية والضوئية. ونظرًا لاستهلاكها الكثيف للطاقة، حيث تُمثل أكثر من 40% من إجمالي استهلاك الطاقة، فقد بُذلت جهود في أجهزة الإرسال والاستقبال ذات تردد 800 جيجابت فأكثر لتقليل استهلاك الطاقة من خلال الاستغناء عن معالج الإشارات الرقمية بالكامل. يحقق نهج البصريات الخطية القابلة للتوصيل (LPO) وفورات كبيرة في الطاقة من خلال إزالة معالج الإشارات الرقمية، بينما يُوفر تصميم البصريات الخطية الهجينة القابلة للتوصيل (LRO)، الذي يحتفظ بجزء فقط من وظيفة معالج الإشارات الرقمية، انخفاضًا ملحوظًا في استهلاك الطاقة. ومن المتوقع أن تُمثل هذه التحسينات عوامل تمكين أساسية لتطبيقات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي.

إن إلغاء معالج الإشارة الرقمية (DSP) في وحدات LPO لا يقلل من استهلاك الطاقة فحسب، بل يُلغي أيضًا وظيفة إعادة التوقيت. ومن أبرز فوائده تقليل زمن الوصول، وهي ميزة مفيدة بشكل خاص لتطبيقات الذكاء الاصطناعي. كما يُسهم انخفاض عدد المكونات في خفض التكلفة الإجمالية للوحدة.

من المزايا الرئيسية الأخرى تعزيز الموثوقية. تميل معالجات الإشارة الرقمية (DSPs) إلى رفع درجة حرارة تشغيل المكونات الأخرى في الوحدة، مما قد يؤثر سلبًا على الموثوقية والأداء. في المقابل، تعمل وحدات LPO، ذات الدوائر النشطة الأقل، في درجات حرارة أقل. من منظور متوسط ​​الوقت بين الأعطال (MTBF)، يمكن أن تكون موثوقية وأداء وحدات LPO أعلى بثلاث مرات من نظيراتها المجهزة بمعالج الإشارة الرقمية (DSPs). على سبيل المثال، تُظهر بيانات الاختبار من 64 منفذًا على مفتاح تشغيل باستخدام تكوين 800G DR8 أنه حتى عند استخدام وحدات LPO الضوئية الخطية، يظل أداء معدل خطأ البت (BER) ممتازًا.

بالنسبة لوحدات البصريات 800G 2*FR4 LPO، وعلى الرغم من حجم البيانات الأصغر، يمكن للوحدات تحقيق مسافات نقل تصل إلى 2 كم مع الحفاظ على أداء BER مواتٍ للغاية عبر القنوات القصيرة والمتوسطة والطويلة.

يُسهم استخدام وحدات LPO الضوئية في خفض استهلاك الطاقة الإجمالي للنظام. على سبيل المثال، بالمقارنة مع وحدات DSP الضوئية الحالية بسعة 800 جيجابت، أظهر اختبار مفتاح LPO بسعة 51.2 تسلا توفيرًا في الطاقة قدره 700 واط، أي ما يعادل 40%، ومن المتوقع أن يُحقق مفتاح LPO بسعة 102.4 تسلا انخفاضًا مماثلًا بنسبة 40%، أي ما يعادل توفيرًا قدره 1000 واط تقريبًا. وقد قدمت شركة Silicon Photonics هذه الأرقام المتعلقة باستهلاك الطاقة.

قارنت شركة FiberMall استهلاك الطاقة لثلاثة أنواع من الوحدات - LPO وLRO وDSP - لكلٍّ من تكويني 800G DR8 و800G 2*FR4. تستهلك وحدات DSP 17.5 بيتا جول/بت و17.1 بيتا جول/بت على التوالي. في المقابل، يبلغ استهلاك وحدات LPO للطاقة 9 بيتا جول/بت و9.7 بيتا جول/بت على التوالي، مما يمثل تحسنًا في كفاءة الطاقة بنسبة 50% تقريبًا. أما وحدات LRO، وهي تصميم متوسط، فتستهلك 11.3 بيتا جول/بت و11.9 بيتا جول/بت.

تم الحصول على أدلة إضافية على انخفاض استهلاك الطاقة خلال الاختبارات التي شُغّلت فيها جميع الوحدات الضوئية الـ 64 داخل مفتاح في وقت واحد. في ظروف متطابقة وبسرعات مراوح مختلفة (50%، 75%، و100%)، أُجريت قياسات لدرجة الحرارة واستهلاك الطاقة. أظهر مفتاح مزود بمكونات DSP استهلاكًا إجماليًا للطاقة يقارب 2000 واط عند درجة حرارة تشغيل قريبة من 56 درجة مئوية، بينما عمل مفتاح مزود بمكونات LPO عند حوالي 1600 واط عند درجات حرارة حوالي 48 درجة مئوية. علاوة على ذلك، كان متوسط ​​درجة حرارة وحدات LPO أقل بحوالي 15 درجة مئوية من متوسط ​​درجة حرارة وحدات DSP، مما يشير إلى أن وحدات LPO تتطلب طاقة تبريد أقل.

قارنت شركة FiberMall أيضًا طرق تبريد مختلفة. بالمقارنة مع التبريد الهوائي، وفّر التبريد بالغمر ثنائي الطور كفاءة استخدام طاقة (PUE) محسنة بشكل ملحوظ، مما عزز كفاءة الطاقة. ونتيجةً لذلك، أُجريت الاختبارات باستخدام أجهزة إرسال واستقبال مصممة لتتوافق مع التبريد بالغمر.

في OFC2025، أُجريت تجارب باستخدام مفتاح DS5000 من Celestica المُهيأ بروابط حلقة ارتدادية لإنشاء سيناريوهات شبكية متنوعة. في إحدى الصور، يُظهر الجزء العلوي من خزان المياه ثلاث وحدات - LPO وLRO وDSP - من اليسار إلى اليمين.

تُظهر مقارنة أخرى لتأثيرات التبريد بالغمر بين الوحدات أن سائل التبريد، الذي تبلغ درجة غليانه 50 درجة مئوية، يتسبب في ارتفاع درجة حرارة وحدة معالجة الإشارات الرقمية (DSP) إلى ما يقارب 50 درجة مئوية. ويؤدي هذا الارتفاع إلى ظهور فقاعات مرئية على سطح جهاز الإرسال والاستقبال DSP. تؤكد هذه الملاحظات على الجودة العالية لتصميم العديد من منتجات الموصلات الضوئية؛ إذ لا يحتاج المُدمجون أو العملاء سوى إلى تصميم وصلات ألياف ضوئية مخصصة لسائل التبريد المُحدد. تضمن هذه الوصلات عدم دخول السائل إلى جهاز الإرسال والاستقبال مع الحفاظ على قوة زنبرك كافية. على الرغم من أن فروق درجات الحرارة بين الوحدات الثلاث ضئيلة، إلا أن هناك ميلًا لارتفاع معدل الخطأ في وحدات DSP. والجدير بالذكر أن الشركة المُصنّعة لجهاز الإرسال والاستقبال أجرت عرضًا توضيحيًا للأداء على مستوى الوحدة.

في الختام، تُقدم وحدات البصريات الخطية القابلة للتوصيل (LPO)، التي تُغني عن معالج الإشارة الرقمية (DSP) في جهاز الإرسال والاستقبال، مزايا عديدة مقارنةً بالوحدات التقليدية القائمة على معالج الإشارة الرقمية. تشمل هذه المزايا انخفاض استهلاك الطاقة على مستوى الوحدة والنظام، وانخفاض زمن الوصول، وانخفاض التكاليف، وتعزيز الموثوقية. يُظهر عرض FiberMall لوحدة البصريات القابلة للتوصيل بسعة 800 جيجابت المزودة بتقنية التبريد بالغمر تحسنًا ملحوظًا في كفاءة الطاقة. ومع ذلك، لا تزال قابلية التشغيل البيني على مستوى النظام محدودة حتى الآن، مما يُؤكد الحاجة إلى مزيد من البحث والتطوير في وحدات البصريات المبردة بالغمر.