FotónicoCircuitos integradosEstán causando grandes cambios en los centros de datos. Los centros de datos están utilizando sistemas electrónicos menos antiguos ahora. Están eligiendo soluciones ópticas para velocidades más rápidas. Estos nuevos sistemas también utilizan menos energía. Ahora las empresas tienen muchos más datos. Necesitan conexiones fuertes y más grandes. Los PIC ayudan con estas necesidades. También hacen nuevas reglas sobre qué tan bien funcionan las cosas.

Puntos clave

• Circuitos integrados fotónicos utilizan la luz para mover datos rápidamente. También ahorran energía en comparación con los sistemas electrónicos antiguos. La fotónica de silicio ayuda a los centros de datos a realizar conexiones más pequeñas y rápidas. Estas conexiones son más fiables y utilizan menos energía. Los PIC ayudan a los centros de datos a crecer al agregar más conexiones fácilmente. No necesitan grandes cambios ni espacio extra. Cambiar a PICs puede costar mucho y ser difícil. La planificación cuidadosa y la nueva tecnología pueden resolver estos problemas. El mercado de los PIC está creciendo muy rápidamente. Nuevos materiales y diseños hacen que los centros de datos funcionen mejor y más rápido.

Circuitos integrados fotónicos en centros de datos

Qué son los PIC

Los circuitos integrados fotónicos, o PIC, utilizan la luz para enviar y manejar información. Estos circuitos ponen muchas partes ópticas, como láseres, moduladores y detectores, en un chip. Los centros de datos utilizan PIC para mover datos más rápido que los circuitos electrónicos antiguos. Usar luz en lugar de electricidad ayuda a ahorrar energía y mantiene las cosas más frescas. Muchas empresas eligen PIC porque necesitan mover más datos ahora.

Fotónica de silicio

La fotónica de silicio es una tecnología importante para los circuitos integrados fotónicos. Utiliza silicio, que es común en la electrónica, para hacer dispositivos ópticos. Esto ayuda a los centros de datos a crear conexiones más pequeñas y rápidas que funcionan mejor. Las nuevas mejoras han hecho que la fotónica de silicio sea aún más útil. Por ejemplo, la fotónica de silicio co-empaquetada puede usar menos energía que los transceptores más antiguos. Poner los transceptores ópticos cerca de los chips de conmutación hace que la ruta de la señal sea más corta. Esto reduce la latencia y hace que las señales sean más claras. Tener menos piezas significa que las cosas se rompen con menos frecuencia, por lo que el tiempo de servicio es mejor. La siguiente tabla muestra algunas de estas mejoras:

Conmutación óptica vs. electrónica

Los centros de datos antiguos usan interruptores electrónicos para mover datos. Estos interruptores usan electricidad, que puede ralentizarse cuando hay muchos datos. Circuitos integrados fotónicos utilizan interruptores ópticos en su lugar. Los interruptores ópticos usan luz, que es más rápida y no produce tanto calor. Esto permite que los centros de datos muevan más datos a velocidades más altas. La conmutación óptica también ayuda a los centros de datos a crecer en el futuro, para que puedan manejar más datos según sea necesario.

Beneficios de los PIC

Velocidad y ancho de banda

Circuitos integrados fotónicosAyudar a los centros de datos a mover los datos muy rápido. Usan la luz para enviar información, que es mucho más rápido que la electricidad en los cables. Muchas compañías ahora usan estos circuitos para obtener velocidades de 400 gigabits por segundo o incluso más. Por ejemplo, Google utiliza esta tecnología en sus centros de datos para conectar servidores rápidamente. Esta conexión rápida ayuda a los sitios web a cargarse rápidamente y permite a las personas ver videos sin esperar.

Nota:Señales luminosas enPICNo disminuya la velocidad cuando más datos se mueven a través de la red. Esto significa que los centros de datos pueden manejar tiempos ocupados y aún así mantener su velocidad.

Eficiencia energética

Los centros de datos necesitan mucha energía para hacer funcionar y enfriar sus equipos.Circuitos integrados fotónicosUsan menos energía porque no hacen tanto calor como los circuitos electrónicos. Cuando un centro de datos utiliza menos energía, ahorra dinero y ayuda al planeta. Microsoft probó la fotónica de silicio en sus centros de datos en la nube. Los resultados mostraron una gran caída en el uso de energía para cada bit de datos enviados. Esto también hizo que las habitaciones más frescas, por lo que el aire acondicionado no tenía que trabajar tan duro.

• Un menor uso de energía significa:

  • Facturas de electricidad más pequeñas

  • Menos calor en las salas de servidores

  • Menos ventiladores de refrigeración necesarios

Escalabilidad

A medida que más personas usan Internet, los centros de datos necesitan crecer.Circuitos integrados fotónicosQue sea fácil agregar más conexiones sin cambiar todo. Estos circuitos ponen muchas partes ópticas en un chip, por lo que los centros de datos pueden agregar más enlaces en un espacio pequeño. Amazon Web Services utiliza chips fotónicos para conectar miles de servidores. Esta configuración les permite agregar nuevos servidores rápidamente cuando más clientes se unan.

Punta:Centros de datos que utilizanPICPuede crecer más rápido y ayudar a más usuarios sin ralentizar.

Desafíos

Fabricación

Hacer circuitos integrados fotónicos es difícil para los centros de datos. El proceso necesita nueva tecnología y un trabajo cuidadoso. Cada paso debe hacerse con mucho cuidado. Las empresas se enfrentan a grandes problemas:

• La fabricación de piezas fotónicas necesita muchos pasos y máquinas especiales.

• Es difícil mezclar dispositivos fotónicos con viejos sistemas electrónicos.

• Los ingenieros deben alinear y configurar las piezas a la derecha, lo que lleva tiempo y cuesta más.

• No hay suficientes trabajadores que sepan ingeniería fotónica.

Estas cosas ralentizan la rapidez con que las empresas pueden hacer PIC. También es más difícil para ellos crecer rápidamente. Los centros de datos necesitan gastar dinero en capacitación y nuevas herramientas para solucionar estos problemas.

Integración

Poner PIC en los centros de datos de hoy en día sigue siendo difícil. Muchos centros de datos utilizan sistemas electrónicos antiguos. Agregar circuitos fotónicos a menudo significa cambiar la red. Los ingenieros deben asegurarse de que las nuevas piezas ópticas funcionen con hardware antiguo. Si las cosas no coinciden, puede causar retrasos y costar más dinero. Los equipos deben probar muchos sistemas nuevos para evitar problemas. Debido a esto, cambiar a la tecnología fotónica puede llevar más tiempo del planeado.

Nota:Una buena planificación y actualizaciones lentas ayudan a reducir los riesgos al agregar nuevos sistemas.

Coste

Uso de circuitos integrados fotónicos en centros de datosCuesta mucho al principio. Las empresas deben comprar nuevas máquinas y contratar trabajadores calificados. Aunque cuesta mucho al principio, los PIC ayudan a ahorrar dinero más adelante. Pueden hacer que los productos de construcción sean más baratos cuando hay muchas partes, al igual que la integración electrónica hizo antes. Un tamaño más pequeño, una construcción más fuerte y partes más cercanas ayudan con nuevos usos, como la computación cuántica y los circuitos de alta frecuencia. Con el tiempo, estas cosas buenas pueden ayudar a equilibrar el primer gran costo.

Tendencias futuras

Crecimiento del mercado

El mercado de circuitos integrados fotónicos es cada vez más grande. Las empresas quieren centros de datos que sean más rápidos y que utilicen menos energía. Los expertos creen que el mercado PIC crecerá10.8% cada año desde 2025 hasta 2030. Los centros de datos son la mayor parte de este mercado. Asia Pacífico está creciendo rápidamente porque se están construyendo muchos centros de datos nuevos allí. La tabla a continuación muestra números y hechos de crecimiento importantes:

📈Más empresas usan PIC porque quieren una mejor velocidad y un menor uso de energía.

Nuevos materiales

Los científicos están buscando nuevos materiales para mejorar los PIC. El silicio todavía se usa mucho porque funciona bien con las herramientas de chips de hoy en día. Pero otros materiales como el fosfuro de indio y nitruro de silicio son cada vez más populares. Estos nuevos materiales ayudan a los chips a mover más datos y a usar menos energía. También permiten que los chips tengan nuevos láseres y detectores. A medida que estos materiales se vuelven más fáciles de hacer, los centros de datos obtendrán conexiones más rápidas y confiables.

Evolución del centro de datos

Las grandes compañías de centros de datos como NVIDIA y TSMC están cambiando sus sistemas. Ahora utilizan circuitos integrados fotónicos en el centro de sus redes. Se están alejando de los cables de cobre, que son más lentos y desperdician energía. En los grandes eventos tecnológicos, las empresas muestran nuevos sistemas con fotónica de silicio y un mejor empaque. Estos cambios hacen de la óptica una parte principal de la red. Los operadores utilizan ópticas co-empaquetadas y co-integradas para enlazar servidores y switches. Esto ayuda con una gran capacitación de IA y servicios rápidos en la nube.

Los centros de datos que utilizan la integración fotónica se preparan para una"Era todo-óptica", Donde la luz hace que las redes sean más rápidas y eficientes.

Los circuitos integrados fotónicos han hecho que los centros de datos funcionen de nuevas maneras. Ayudan a los centros de datos a enviar información más rápido. También usan menos energía y hacen que sea fácil crecer. Las empresas tienen algunos problemas, como precios altos y configuraciones difíciles. Los científicos están trabajando para encontrar respuestas y construir redes más fuertes.

Los centros de datos que usan tecnología fotónica hoy estarán por delante más adelante.

Preguntas frecuentes

¿Qué hace que los circuitos integrados fotónicos sean diferentes de los circuitos electrónicos tradicionales?

Los circuitos integrados fotónicos utilizan la luz para enviar datos. Los circuitos tradicionales usan electricidad en lugar de luz. La luz se mueve más rápido que la electricidad y produce menos calor. Esto ayuda a que los centros de datos funcionen mejor y usen menos energía.

¿Pueden los centros de datos existentes actualizarse a PIC fácilmente?

La mayoría de los centros de datos necesitan un plan para agregar PIC. Los ingenieros deben ver si las nuevas piezas ópticas encajan con los sistemas antiguos. Las actualizaciones a menudo necesitan nuevas herramientas y muchas pruebas.

¿Cómo ayudan los PIC a reducir los costos de energía?

Los PIC usan menos energía porque la luz no produce mucho calor. Los centros de datos ahorran dinero en energía y refrigeración. Usar menos energía también es bueno para el planeta.

¿Son confiables los PIC para centros de datos a gran escala?

Sí, los PIC funcionan bien y son muy confiables. Tienen menos partes móviles, por lo que se rompen con menos frecuencia. Muchas grandes empresas utilizan los PIC para sus redes principales.

¿Qué industrias se benefician más de la tecnología PIC?

Los centros de datos, la computación en la nube y las telecomunicaciones son los que más utilizan los PIC. Estos grupos necesitan conexiones rápidas, fuertes y que ahorren energía.