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Large Scale Silicon Photonics Matrix for Low Power and Low Cost Data Centers

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Équiper les centres de données du futur

Le projet L3MATRIX, financé par l’UE, a mis au point une technologie qui permettra aux centres de données de gérer le trafic Internet de demain, grâce au co-packaging et aux interconnexions optiques.

ÉCONOMIE NUMÉRIQUE

© zentilia, Shutterstock

La croissance exponentielle du trafic Internet mondial pose des défis importants aux exploitants des centres de données et aux fabricants d’équipements. Ces défis vont continuer à s’intensifier, étant donné que l’usage des réseaux sociaux, le recours à des applications cloud de plus en plus complexes et l’analyse des mégadonnées ne cessent de prendre de l’ampleur. Pour gérer ce trafic, les centres de données utilisent actuellement des centaines de milliers de serveurs répartis en plusieurs couches hiérarchiques, chacune d’entre elles nécessitant un réseau interconnecté bon marché et économe en énergie. Par ailleurs, les plateformes de commutation utilisées par ces serveurs doivent être capables de supporter le haut débit requis pour les topologies non bloquantes à grande échelle. Il s’avère que les technologies de commutation de paquets et d’interconnexion à base de cuivre utilisées habituellement en électronique pour répondre à ces exigences consomment beaucoup d’énergie, ont une portée limitée et évoluent vers une augmentation de la informatique (latence). Les technologies photoniques sont susceptibles d’offrir une solution. Il a en effet été démontré qu’elles amélioraient considérablement les performances des serveurs des centres de données. Malheureusement, alors que le développement de telles technologies en est encore à ses balbutiements, les exigences en matière de trafic de données dépassent largement leurs capacités actuelles. Pour aider à combler cet écart entre trafic et technologie, le projet L3MATRIX, financé par l’UE, a développé la prochaine génération d’infrastructures de centres de données. «En proposant une nouvelle méthode de fabrication d’éléments de commutation pour les centres de données, nous pouvons réduire les coûts et augmenter l’efficacité ainsi que les performances», déclare M. Tolga Tekin, coordinateur du projet L3MATRIX. «Cela se traduira par la construction de grands réseaux offrant des vitesses de transmission de l’ordre du pétabyte par seconde (PB/s) et permettant ainsi de gérer le trafic Internet de demain.»

Un système radicalement nouveau

La principale innovation du projet L3MATRIX est une nouvelle méthode servant à fabriquer des éléments de commutation. En ayant recours au co-packaging des interconnexions optiques et de la commutation circuit intégré à application spécifique (ASIC), les chercheurs ont pu augmenter le radix des puces, qui constitue le principal obstacle quand il s’agit d’ajuster l’échelle de la bande passante. L’interconnexion optique est implémentée sous la forme d’une grande matrice bidimensionnelle de photonique sur silicium. S’agissant d’une solution optique monomode, elle offre à la fois la densité de données requise et une portée étendue. L’analyse et la commutation des paquets sont ensuite assignées à l’ASIC. Le résultat de cette intégration photonique-numérique longue portée donne une architecture de système et de réseau radicalement nouvelle. Avec le projet L3MATRIX, les centres de données pourront adapter leur réseau à des débits de l’ordre du PB/s en utilisant seulement une petite partie des dispositifs auxquels il faudrait recourir sans cette innovation. «Il s’agit d’une méthode innovante pour la fabrication d’éléments de commutation offrant un radix élevé et une bande passante étendue de 25 gigabits par seconde (Gb/s) dans des fibres monomodes et des guides d’onde, avec une faible latence», explique M. Kobi Hasharoni, responsable technique du projet. «Lorsqu’un centre de données intègre ces dispositifs au sein de son réseau, la consommation d’énergie devient 10 fois plus faible par rapport aux technologies classiques.» Le système L3MATRIX diminue également la latence, dans une plage comprise entre 10 et 20 nanosecondes. En effet, le nombre de networking (sauts) qu’un paquet doit effectuer est réduit car le réseau déploie moins de couches de commutation.

Une étape évolutive naturelle

Selon M. Tekin, l’assemblage sur puce de l’émetteur-récepteur à interconnexion optique constitue une étape naturelle dans l’évolution du domaine des interconnexions optiques: «Le projet L3MATRIX a procédé à une démonstration réussie des éléments de base d’un système optique en co-packaging. Cette plateforme technologique est désormais à la disposition des petites et moyennes entreprises afin de poursuivre les développements et les intégrations dans les infrastructures qui alimenteront les centres de données de demain.»

Mots‑clés

L3MATRIX, centre de données, co-packaging, interceptions optiques, internet, réseaux sociaux, mégadonnées, serveurs, technologies photoniques, éléments de commutation

Informations projet

N° de convention de subvention: 688544

État

Projet clôturé

  • Date de début

    1 Decembre 2015

  • Date de fin

    31 Mai 2019

Financé au titre de:

H2020-EU.2.1.1.

  • Budget total:

    € 3 836 186,25

  • Contribution de l’UE

    € 3 123 966,25

Coordonné par:

FRAUNHOFER GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.