¿Las interconexiones de cobre de alta velocidad suavizarán las perspectivas de la óptica? - Calendae | Informática, Electrónica, CMS, Ciberseguridad

¿Las interconexiones de cobre de alta velocidad suavizarán las perspectivas de la óptica?

Hola y mil gracias por leerme. Te escribe Simón Sánchez y en esta ocasión te voy a contar sobre ¿Las interconexiones de cobre de alta velocidad suavizarán las perspectivas de la óptica?

Las perspectivas para las interconexiones de cables ópticos nunca han sido mejores. Con InfiniBand de velocidad simple y doble (SDR y DDR) firmemente arraigada en clústeres de HPC e implementaciones de velocidad cuádruple (QDR) a la vuelta de la esquina, los fabricantes de cables ópticos buscan reemplazar los voluminosos cables de cobre en la próxima generación de sistemas de alto rendimiento. La óptica ya es el medio aceptado para las comunicaciones de red de larga distancia y ahora empresas como EMCORE, Zarlink, Finisar, Luxtera, Tyco Electronics y Fujitsu están apuntando al centro de datos con soluciones ópticas para InfiniBand de varios gigabits, Ethernet y Canal de fibra.

A medida que las velocidades de conexión de corta distancia alcanzan varios gigabits por segundo y los clústeres escalan, los problemas de peso, huella e integridad de la señal del cobre comienzan a afectarlo. A distancias superiores a los 10 metros, las soluciones de cobre tradicionales no suelen mantener una buena integridad de la señal a velocidades DDR (5 Gbps por canal * 4) a menos que se utilice un cableado mucho más pesado. A velocidades QDR (10 Gbps por canal * 4), el cobre se agota a aproximadamente 7 metros. Incluso a distancias más cortas, el peso y el volumen del cable pueden convertirse en un problema de manejabilidad debido al radio de curvatura limitado y al bloqueo del flujo de aire.

Optical ya ha logrado una victoria de alto perfil en HPC con la supercomputadora IBM Roadrunner. Ese sistema está conectado al equipo óptico de EMCORE a través de conexiones DDR (InfiniBand). Según IBM, utilizaron más de 55 millas de cable para conectar todos los nodos de procesamiento y almacenamiento. Para un sistema masivo como este, probablemente el factor decisivo fue la capacidad de manejo física superior de la fibra óptica en comparación con el cobre.

Pero el cobre no cae sin luchar. La innovación en ingeniería ha seguido impulsando el rendimiento para igualar las velocidades de los últimos protocolos de red. WL Gore & Associates, en particular, ha desarrollado soluciones de cable de cobre «activas», destinadas a interconexiones de alto rendimiento tanto para HPC como para informática empresarial en general. El componente activo es un dispositivo de silicio incrustado en cada extremo del cable ensamblado que amplifica la señal electrónica y reduce el ruido, lo que permite un mayor rango o diámetros de cable más pequeños a una distancia determinada.

Los cables activos de primera generación de Gore utilizan dispositivos de silicio Q: ACTIVE de Quellan para admitir DDR InfiniBand, 10GbE y 8 Gigabit Fibre Channel. En comparación con el cobre pasivo, que también ofrece la compañía, los cables activos de Gore son más delgados y livianos y pueden alcanzar más de 10 metros. Su producto actualmente activo admite conectores InfiniBand que operan a 5 Gbps por canal, así como conectores QSFP (4 canales) y SFP + (2 canales) que operan a 10 Gbps por canal.

Actualmente en desarrollo en Gore hay una oferta activa de QSFP dirigida a las nuevas velocidades QDR InfiniBand. El producto se está probando y se enviará a finales de año. Se enfrentará cara a cara en contra de la preparación de los faros delanteros para configuraciones QDR.

«Esperamos alcanzar al menos 15 metros con velocidades de datos cuádruples, ojalá 20», dijo Russell Hornung, director de desarrollo de nuevos productos en Gore. La longitud admitida será una función de la sección transversal del cable aceptable para los clientes. Dado que la mayoría de los usuarios tienen que lidiar con los problemas asociados con el peso del cobre, en la mayoría de los casos se preferirá un cable de calibre ligero. Hornung dice que están tratando de alcanzar los 15 metros con un cable estándar de 28 AWG.

Según la investigación de Gore, más de la mitad del cableado en un centro de datos tiene menos de 10 metros y la mayoría, quizás el 90 por ciento, tiene menos de 20 metros. Si las ofertas de cobre de Gore pueden alcanzar esas longitudes con un cable razonablemente delgado, eso no deja mucho espacio para la óptica.

Y en comparación con las soluciones ópticas, Gore cree que tiene grandes ventajas en términos de precio y consumo de energía. Según dónde ha colocado la empresa sus soluciones activas actuales, Hornung dice que son entre un 20 y un 25 por ciento más baratas que los cables ópticos. Además, según él, solo usan una quinta parte de la potencia de una solución óptica DDR. Para QDR, esperan usar solo de un cuarto a la mitad de la energía, en comparación con la óptica. Su grupo DDR usa alrededor de 0.5 vatios por cable (0.25 vatios en cada extremo), y dependiendo de qué soluciones de chipset decidan finalmente para los próximos productos QDR que esperan usar entre 0.3 y 1, 0 vatios por cable.

La razón principal por la que los cables activos tienen una ventaja de precio y potencia es que solo tienen dispositivos CMOS que absorben energía en cada extremo, mientras que los conjuntos ópticos requieren CMOS más una variedad de componentes óptico-electrónicos y uno o más láseres para emisión superficial de la cavidad vertical (VCSEL). Los VCSEL tienden a ser el eslabón débil de los cables ópticos. No solo requieren una buena cantidad de energía, sino que también son sensibles al sobrecalentamiento. Mantener estos diminutos láseres colgando de un servidor generador de calor no es un escenario de enfriamiento ideal, por lo que la confiabilidad se convierte en una preocupación.

Por supuesto, los dispositivos CMOS en conjuntos de cobre activo no son inmunes al calor en sí, pero las consideraciones térmicas son un problema mucho mayor para el cobre óptico que para el cobre activo. Hornung dice que el CMOS es órdenes de magnitud más confiable que los VCSEL o cualquier láser.

Los VCSEL también son la principal fuente de la diferencia de costos entre la óptica y el cobre, principalmente porque la fabricación por láser no es tan avanzada como para CMOS. Solo algunos de los VCSEL defectuosos se pueden encontrar durante la fabricación. Una parte significativa de los láseres defectuosos no se detecta hasta que se queman, después de que todo está ensamblado. En comparación, la fabricación de CMOS es una tecnología mucho más madura. El silicio más molesto se puede eliminar bastante temprano en el proceso de fabricación.

El otro factor de complicación es que para las interconexiones multicanal como DDR y QDR, la mayoría de las soluciones ópticas utilizan una matriz de VCSEL, uno por canal. (La excepción es Luxtera, que puede alimentar cuatro transmisores con un solo láser). Múltiples láseres complican las debilidades inherentes de los cables ópticos, y como estos productos multi-VCSEL son todavía bastante nuevos, la industria no tiene mucha experiencia con la longevidad de los dispositivos.

La mayoría de los proveedores de ópticas afirman que pueden igualar o superar las soluciones de cobre una vez que superan una longitud específica, quizás 10 metros más o menos. Además de eso, el costo del cobre en sí está comenzando a convertirse en una desventaja en comparación con la fibra óptica menos costosa. Pero Hornung no está comprando la economía. Él cree que los proveedores de ópticas están vendiendo actualmente a un precio más bajo para hacerse un hueco en el mercado. «Para hacer un juego en este espacio, tienen que caer a niveles de precios peligrosos», dice. «Veremos dónde termina».

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