Oparta na fotonice krzemowej technologia nadawczo-odbiorcza i trasowania zwiastuje nową erę superkomputerów
„Komunikacja typu chip-to-chip w płytach serwerowych i modelach wewnątrz szaf serwerowych stanowi obecnie ważny punkt w branży serwerów wysokiej klasy mający na celu zmniejszenie zajmowanej przestrzeni fizycznej, złożoności sieci i zasobów – przełączników i kabli – przy jednoczesnym zapewnieniu wyższej wydajności w przeliczeniu na wat”, mówi Nikos Pleros, koordynator projektu finansowanego ze środków UE ICT-STREAMS. „W ramach nowego planu działania dotyczącego płyt serwerowych analizowane są rozwiązania, które mogą umożliwić umieszczanie coraz większej liczby procesorów na płytach wielogniazdowych (ang. Multi-Socket Board; MSB) w celu zwiększenia wydajności przy niższych kosztach i mniejszym zużyciu energii, pozwalając jednocześnie na zmniejszenie zapotrzebowania na przestrzeń fizyczną i zwiększenie przepustowości”.
Całościowa oferta urządzeń nadawczo-odbiorczych i trasujących typu mid-board
Partnerzy projektu stworzyli kompletny system optyczny bezpośredniej łączności typu chip-to-chip do instalacji na płytach MSB, który oferuje dwukierunkową przepustowość pomiędzy gniazdami procesora o całkowitej wartości 25,6 Tb/s. W tym celu połączyli gniazda procesora z nadajniko-odbiornikami wysokiej częstotliwości opartymi na technologii fotoniki krzemowej, które komunikują się, wykorzystując możliwości trasowania na długość fal opartej na routerze, całkowicie pasywnej platformy trasującej AWG (ang. Arrayed Waveguide Grating) w technologii fotoniki krzemowej. Oparte na fotonice krzemowej trasujące i odbiorczo-nadawcze układy scalone w konfiguracji MSB mogą komunikować się za pośrednictwem elektrooptycznej płytki drukowanej o wysokiej częstotliwości, która pełni rolę platformy optycznych połączeń o niskich stratach i obsługuje zarówno łączność radiową, jak i prądu stałego (DC) dla elementów czynnych nadajniko-odbiornika.
Zwiększanie zagęszczenia i przepustowości płyt serwerowych
„Oczekuje się, że projekt ICT-STREAMS będzie rozwiązaniem, które pokona obecne bariery związane z przepustowością i opóźnieniami w przełączaniu w wielogniazdowych konfiguracjach chip-to-chip, pozwalając na bezkonkurencyjne, masowe ruchy danych w locie dla uniwersalnych połączeń wielogniazdowych o całkowitej przepustowości na poziomie 25 Tb/s, wspierając w ten sposób nowatorskie architektury w skali szafy dla koncepcji dezagregacji obliczeń, pamięci i zasobów pamięci masowej”, wyjaśnia Pleros. „Jego silniki optyczne rozszerzają granice wydajności technologii nadawczo-odbiorczej” za sprawą szeregu (16) kanałów WDM i szybkości transmisji danych w kanale (50 Gb/s) w kierunku silnika optycznego o przepustowości 0,8 Tb/s. Jego jednotrybowa, polimerowa elektrooptyczna płytka drukowana wykorzystująca koncepcję adiabatycznego sprzężenia optycznego z radiowymi oraz optycznymi interfejsami wejścia/wyjścia o wysokim zagęszczeniu i częstotliwości umożliwia montaż układów scalonych na płycie w jednym kroku, skracając czas produkcji i obniżając koszty. „Oczekuje się, że innowacyjny system kompensacji dryftu termicznego będzie miał znaczący wpływ na rzeczywiste zastosowanie technologii fotoniki krzemowej poprzez nieinwazyjne monitorowanie i kontrolowanie opartych na fotonice krzemowej komponentów WDM”, mówi Theoni Alexoudi, kierownik techniczny projektu ICT-STREAMS. „Ostatnie wyniki, które zostaną przedstawione podczas marcowej konferencji Optical Networking and Communication Conference w San Diego, wskazują na wolne od błędów połączenie pomiędzy układami scalonymi w środowisku o zmiennej temperaturze”. „Technologia ICT-STREAMS wykorzystuje fotonikę krzemową WDM do znacznego zwiększenia zagęszczenia i przepustowości najnowocześniejszej płyty serwerowej”, podsumowuje Miltos Moralis-Pegios, starszy pracownik naukowy w ramach projektu. „Jednocześnie przesuwa ona granicę wydajności połączeń optycznych, oferując znaczący postęp w dziedzinie silników optycznych, wbudowanej optyki i montażu, kompensacji dryftu termicznego, integracji laserowej elementów III-V na krzemie, wzmocnienia liniowego i projektowania architektur HPC/DC”, dodaje Stelios Pitris, również starszy pracownik naukowy działający w ramach projektu.
Słowa kluczowe
ICT-STREAMS, trasowanie, przepustowość, nadajniko-odbiornik, płyta serwerowa, procesor, chip-to-chip, WDM, MSB, fotonika krzemowa
