요약 : Inphi Corp의 Dr. Radha Nagarajan은 2018년 기술 산업의 성과에 만족하며 고속 DCI(데이터 센터 상호 연결) 시장을 포함하여 2019년에 가져올 무한한 가능성에 대해 흥분하고 있습니다. 데이터 센터의 지리적 분해가 더 보편화될 것입니다. 데이터 센터는 계속 성장할 것입니다. 실리콘 포토닉스와 CMOS는 광 모듈 개발의 핵심이 될 것입니다.
ICCSZ 뉴스. 우리 모두가 알다시피 기술 산업은 2018년에 많은 놀라운 성과를 냈고, 2019년에는 다양한 무한한 가능성이 있을 것입니다. 오랜 시간이 걸렸습니다. Inphi의 최고 기술 책임자인 라다 나가라잔 박사는 기술 산업 분야 중 하나인 고속 데이터 센터 상호 연결(DCI)도 2019년에 변화할 것이라고 믿습니다. 올해 데이터 센터에서 일어날 것으로 그가 예상하는 세 가지 일이 있습니다.
1. 데이터 센터의 지리적 분해가 더 보편화될 것입니다.
데이터 센터를 사용하려면 전력 및 냉각과 같은 인프라를 포함하여 상당한 물리적 공간 지원이 필요합니다. 데이터 센터의 지리적 분해는 단일, 대규모, 연속 대형 데이터 센터를 구축하는 것이 점점 더 어려워짐에 따라 더 보편화될 것입니다. 지가가 높은 수도권에서는 분해가 관건이다. 고대역폭 상호 연결은 이러한 데이터 센터를 연결하는 데 중요합니다.
DCI-Campus: 이러한 데이터 센터는 캠퍼스와 같이 종종 함께 연결됩니다. 거리는 일반적으로 2km에서 5km로 제한됩니다. 광섬유의 가용성에 따라 거리는 CWDM 및 DWDM 링크와도 겹칩니다.
DCI-Edge: 이 유형의 연결 범위는 2km에서 120km입니다. 이러한 링크는 주로 지역 내 분산 데이터 센터에 연결되며 일반적으로 지연 시간 제한이 있습니다. DCI 광학 기술 옵션에는 직접 감지 및 일관성이 포함되며 둘 다 광섬유 C 대역(192THz ~ 196THz 창)에서 DWDM 전송 형식을 사용하여 구현됩니다. 직접 검출 변조 형식은 검출 방식이 더 단순하고 진폭 변조되어 전력 소모가 적고 비용이 저렴하며 대부분의 경우 외부 분산 보상이 필요합니다. 100Gbps, 4레벨 PAM4(펄스 진폭 변조)의 경우 직접 감지 형식은 DCI-Edge 애플리케이션을 위한 비용 효율적인 방법입니다. PAM4 변조 형식의 용량은 기존의 NRZ(Non-return-to-zero) 변조 형식의 두 배입니다. 차세대 400Gbps(파장당) DCI 시스템의 경우 60Gbaud, 16QAM 코히어런트 형식이 주요 경쟁업체입니다.
DCI-Metro/Long Haul: 3,000km의 지상 링크와 더 긴 해저가 있는 DCI-Edge 너머의 광섬유 카테고리입니다. 이 범주에는 일관된 변조 형식이 사용되며 거리에 따라 변조 유형이 다를 수 있습니다. 코히어런트 변조 형식은 진폭 및 위상 변조이기도 하므로 국부 발진기 레이저로 감지해야 합니다. 복잡한 디지털 신호 처리가 필요하고 더 많은 전력을 소비하며 범위가 더 길고 직접 감지 또는 NRZ 방법보다 비용이 많이 듭니다.
2. 데이터 센터는 계속 발전할 것입니다
고대역폭 상호 연결은 이러한 데이터 센터를 연결하는 데 중요합니다. 따라서 DCI-Campus, DCI-Edge 및 DCI-Metro/Long Haul 데이터 센터는 계속 성장할 것입니다.
지난 몇 년 동안 DCI 도메인은 기존 DWDM 시스템 공급업체의 초점이 되었습니다. SaaS(Software as a Service), PaaS(Platform as a Service) 및 인프라를 제공하는 클라우드 서비스 공급자(CSPS)의 대역폭 수요 증가 서비스로서의(IaaS) 기능은 CSP 데이터 센터 네트워크의 다른 계층이 아닌 스위치와 라우터를 연결하는 광학 시스템에 대한 수요를 주도하고 있습니다. 오늘날 이것은 100Gbps에서 실행되어야 하며 데이터 센터 내부에서는 DAC(직접 구리 케이블), AOC(활성 광 케이블) 또는 100G "회색" 광학 장치를 데이터 센터에서 사용할 수 있습니다. 데이터 센터 시설(캠퍼스 또는 에지/메트로폴리탄 애플리케이션) 링크의 경우 최근까지 사용할 수 있는 유일한 옵션은 완전한 기능을 갖춘 일관된 응답기 기반 접근 방식이었습니다. 방법은 차선책입니다.
100G 생태계로의 전환과 함께 데이터 센터 네트워크 아키텍처는 모든 데이터 센터 시설이 하나의 대규모 "대형 데이터 센터" 공원에 위치하는 보다 전통적인 데이터 센터 모델에서 전환되었습니다. 대부분의 CSP는 필요한 규모를 달성하고 고가용성 클라우드 서비스를 제공하기 위해 분산된 지역 아키텍처에 통합되었습니다. 데이터 센터 영역은 이러한 영역에 가장 가까운 최종 고객에게 최상의 서비스(대기 시간 및 가용성 측면에서)를 제공하기 위해 인구 밀도가 높은 대도시 근처에 위치하는 경우가 많습니다. 지역 아키텍처는 CSP 간에 약간 다르지만 CSP의 WAN(광역 네트워크) 백본에 연결된 중복 지역 "게이트웨이" 또는 "허브"로 구성됩니다(피어 투 피어, 로컬 콘텐츠 전송 또는 해저에 사용될 수 있음). 전염). 각 지역 게이트웨이는 컴퓨팅/스토리지 서버 및 지원 구조가 상주하는 지역의 각 데이터 센터에 연결됩니다. 지역이 확장되어야 하므로 추가 시설을 구입하여 지역 게이트웨이에 연결하는 것이 쉽습니다. 새로운 대규모 데이터 센터를 구축하는 데 드는 비교적 높은 비용과 긴 건설 시간과 비교하여 이는 해당 영역 내에서 다양한 가용 영역(AZ)의 개념을 도입하는 추가 이점과 함께 영역의 급속한 확장 및 성장을 허용합니다.
대규모 데이터 센터 아키텍처에서 지역으로 전환하면 게이트웨이 및 데이터 센터 시설 위치를 선택할 때 고려해야 하는 추가 제약 조건이 있습니다. 예를 들어, 동일한 고객 경험(지연 시간 관점에서)을 보장하려면 두 데이터 센터 사이의 최대 거리(공개 게이트웨이를 통해)가 제한되어야 합니다. 또 다른 고려 사항은 회색 광학 시스템이 동일한 지리적 영역 내에서 물리적으로 서로 다른 데이터 센터 건물을 상호 연결하기에는 너무 비효율적이라는 것입니다. 이러한 요소를 염두에 두고 오늘날의 코히어런트 플랫폼은 DCI 애플리케이션에 적합하지 않습니다.
PAM4 변조 형식은 낮은 전력 소비, 낮은 설치 공간 및 직접 감지 옵션을 제공합니다. 실리콘 포토닉스를 사용하여 디지털 신호 프로세서(DSP)와 순방향 오류 수정(FEC)을 통합하고 QSFP4 폼 팩터에 패키징하는 PAM28 ASIC(주문형 집적 회로)가 있는 이중 캐리어 트랜시버가 개발되었습니다. 결과적으로 전환 가능한 플러그형 모듈은 일반적인 DCI 링크를 통해 DWDM 전송을 수행할 수 있으며 각 광섬유 쌍은 4Tbps이고 100G당 전력 소비는 4.5W입니다.
3. Silicon Photonics와 CMOS는 광학 모듈 개발의 핵심이 될 것입니다.
고집적 광학 요소를 위한 실리콘 포토닉스와 신호 처리를 위한 고속 실리콘 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)의 조합은 저비용, 저전력, 전환 가능한 플러그형 광 모듈의 진화에 중요한 역할을 할 것입니다.
고집적 실리콘 포토닉 칩은 플러그형 모듈의 핵심입니다. 인듐 인화물과 비교하여 실리콘 CMOS 플랫폼은 더 큰 200mm 및 300mm 웨이퍼 크기의 웨이퍼 수준 광학 장치에 액세스할 수 있습니다. 1300nm 및 1500nm 파장의 광검출기는 표준 실리콘 CMOS 플랫폼에 게르마늄 에피택시를 추가하여 구성되었습니다. 또한 이산화규소 및 질화규소를 기반으로 하는 구성 요소를 통합하여 굴절률 대비가 낮고 온도에 둔감한 광학 구성 요소를 생성할 수 있습니다.
그림 2에서 실리콘 포토닉 칩의 출력 경로에는 각 파장에 대해 하나씩, 한 쌍의 진행파 MZM(Mach Zehnder 변조기)이 포함되어 있습니다. 두 개의 파장 출력은 DWDM 멀티플렉서로 사용되는 통합 2:1 인터리버를 사용하여 칩에 결합됩니다. 드라이브 신호가 다른 NRZ 및 PAM4 변조 형식에 동일한 실리콘 MZM을 사용할 수 있습니다.
데이터 센터 네트워크의 대역폭 요구 사항이 계속 증가함에 따라 무어의 법칙에 따라 스위치 및 라우터 플랫폼이 각 포트의 용량을 늘리면서 스위치 칩 기본 패리티를 유지할 수 있도록 하는 스위칭 칩의 발전이 필요합니다. 차세대 스위칭 칩은 포트 기능당 400G용입니다. 400ZR이라는 프로젝트는 차세대 광 DCI 모듈을 표준화하고 공급업체의 다양한 광 생태계를 조성하기 위해 광 인터넷 포럼(OIF)에서 시작되었습니다. 이 개념은 WDM PAM4와 유사하지만 400Gbps 요구 사항을 지원하도록 확장되었습니다.