متطلبات استهلاك الطاقة للوحدة الضوئية لمركز البيانات
Dec 13, 2025|
تكلفةالوحدات البصريةفي الواقع ليست القوة الدافعة الأكبر وراء اختيار مراكز البيانات للتكنولوجيا. العامل الأول هو استهلاك الطاقة، والثاني هو كثافة عرض النطاق الترددي، والثالث هو التكلفة.
في الوقت الحاضر، عند بناء مراكز البيانات، تحاول الشركات عمليا الحصول على محطات توليد الطاقة. غالبًا ما يتم وصف استهلاك الطاقة في مراكز البيانات بهذه الطريقة: فهو يمثل بالفعل xx% من استهلاك الطاقة العالمي، وهو رقم مرعب.
في عام 2018، تم إنشاء منظمة مخصصة لتعزيز تقليل استهلاك الطاقة في مراكز البيانات. يتضاعف عرض النطاق الترددي للتبديل كل ثلاث سنوات. مع الزيادة الهائلة في عرض النطاق الترددي لمحول مركز البيانات، سيصبح استهلاك الطاقة مثيرًا للقلق بشكل متزايد، مما يجعل تقليل الطاقة اتجاهًا رئيسيًا.
لقد قارنت استهلاك الطاقة للوحدة الضوئية مع استهلاك الطاقة فييُحوّلباستخدام نسبة التحويل.
حاليًا، يتم استخدام مفاتيح 12.8Tوحدات بصرية 400G، الحد الأدنى لاستهلاك الطاقة هو 8 بيكوجول/بت.
هل نعرف ما هي الأهداف المتوقعة لمركز البيانات؟
هدف استهلاك الطاقة هو 1 بيكوجول/بت، والتكلفة المستهدفة هي 0.1 دولار/جي. كلا الرقمين يمثلان تحديًا لا يصدق.
هل تتذكر الهدف منذ عامين؟ لقد صدمت خدمة 1G مقابل دولار واحد العديد من الأشخاص، وعلى الرغم من أن الأمر يبدو وكأنه قد مضى على عمرنا، فقد تم تحقيقه بالفعل. وتكافح سلسلة الصناعة بالفعل للتعامل مع الأسعار المتدنية الحالية-لسعرهاوحدات 100Gفكيف ستبقى على قيد الحياة عندما ينخفض السعر إلى دولار واحد مقابل 10G؟ ويعني هدف استهلاك الطاقة البالغ 1 بيكوجول/بت أن التحويل البصري من -إلى-الكهرباء بقدرة 400 جيجا يمكن أن يستهلك 0.4 وات فقط. ومن منظور الوحدات الضوئية الموجودة، يعد تحقيق ذلك أكثر صعوبة من التكلفة المستهدفة.
ولذلك، تم تطوير العديد من أجهزة الليزر-ذات الطاقة المنخفضة والرقائق الإلكترونية-منخفضة الطاقة. ظهرت أيضًا طرق تعبئة مختلفة-منخفضة الطاقة.
تتمتع المحولات الإلكترونية الضوئية المشتركة من IBM باستهلاك طاقة يصل إلى 4 بيكوجول/بت، باستخدام VCSEL وPD مكون من 16 صفيف، بمعدل 56 جيجابت/ثانية لكل قناة.
| المعلمة | قيمة |
|---|---|
| عدد القنوات | 16 |
| معدل | 56 جيجابايت/ثانية |
| شكل | NRZ |
| الواجهة الكهربائية | XSR |
| اتصال بصري | 30 م @ OM4 |
| استهلاك الطاقة | 4 بيكوجول / بت |
| أبعاد | 13 ملم × 13 ملم × 4 ملم |
بالطبع، هناك أيضًا فكرة نهائية كنت أرغب دائمًا في إدراكها: لماذا يتعين علينا استخدام رقائق مبدلة كهربائيًا؟ يشير معنى "التبادل" ببساطة إلى القدرة على تبديل القنوات بين أي منفذي I0.
منذ زمن بعيد، كانت خطوط نقل الإشارات عبارة عن كابلات، وكان التبديل يتم باستخدام دوائر التبديل داخل الشرائح الكهربائية.
A
في وقت لاحق، ونظرًا لمحدودية النطاق الترددي وقيود المسافة لنقل الكابلات، تم إدخال الألياف الضوئية للإرسال. وأدى ذلك إلى تطوير مكون IO رائع، وهو جهاز الإرسال والاستقبال، الذي يحول الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية والعكس صحيح. تتم معالجة الإشارات بواسطة شرائح كهربائية، بينما يتم نقل الإشارة عبر الألياف الضوئية.
B
لماذا لا نتخلص ببساطة من خطوة التحويل الكهروضوئي في جهاز الإرسال والاستقبال ونستخدم التبديل البصري بدلاً من ذلك؟ سيكون ذلك أفضل بكثير.
في السابق، كانت قنوات التبديل الضوئية قليلة العدد، وكانت بها خسائر كبيرة، وكانت ضخمة الحجم، مما يجعل من الصعب للغاية استبدال الرقائق الكهربائية بها تمامًا. ومع ذلك، تحتوي المفاتيح الضوئية المدمجة الآن على عدد متزايد من القنوات، وأصبحت أصغر حجمًا، وتوفر تحكمًا دقيقًا بشكل متزايد في الضوء.
في السنوات القادمة، سنرى اتجاهًا حيث يصبح عامل الشكل للوحدات الضوئية لمركز البيانات أقل تميزًا، مع دمج المزيد من الوظائف وتعبئتها بالقرب من شريحة التبديل. ربما في المستقبل-ليس بعيدًا-بعيدًا، حتى وظيفة جهاز الإرسال والاستقبال للتحويل الكهروضوئي ستصبح غير ضرورية. سيؤدي هذا إلى انخفاض كبير في استهلاك الطاقة والتكلفة.