ФотонныйИнтегральные схемыЭто приводит к большим изменениям в центрах обработки данных. В настоящее время центры обработки данных используют менее старые электронные системы. Они выбирают оптические решения для более высоких скоростей. Эти новые системы также потребляют меньше энергии. Сейчас у компаний гораздо больше данных. Им нужны сильные и большие связи. ПМС помогают с этими потребностями. Они также делают новые правила о том, как хорошо все работает.

Ключевые выходы

• Фотонные интегральные схемы используют свет для быстрого перемещения данных. Они также экономят энергию по сравнению со старыми электронными системами. Кремниевая фотоника помогает центрам обработки данных делать соединения меньше и быстрее. Эти соединения являются более надежными и потребляют меньше энергии. PIC помогают центрам обработки данных расти, легко добавляя больше соединений. Они не нуждаются в больших изменениях или дополнительном пространстве. Переход на PIC может стоить дорого и быть сложным. Тщательное планирование и новые технологии могут решить эти проблемы. Рынок для PIC растет очень быстро. Новые материалы и конструкции позволяют центрам обработки данных работать лучше и быстрее.

Фотонные интегральные схемы в центрах обработки данных

Что такое PIC

Фотонные интегральные схемы, или PIC, используют свет для отправки и обработки информации. Эти схемы помещают множество оптических деталей, таких как лазеры, модуляторы и детекторы, на один чип. Центры обработки данных используют PIC для перемещения данных быстрее, чем старые электронные схемы. Использование света вместо электричества помогает экономить энергию и сохраняет вещи прохладнее. Многие компании выбирают PIC, потому что им нужно перемещать больше данных.

Кремния Фотоника

Кремниевая фотоника является важной технологией для фотонных интегральных схем. Он использует кремний, который распространен в электронике, для изготовления оптических устройств. Это помогает центрам обработки данных создавать более мелкие и быстрые соединения, которые работают лучше. Новые усовершенствования сделали кремниевую фотонику еще более полезной. Например, совместно упакованная кремниевая фотоника может использовать меньше энергии, чем старые трансиверы. Подключение оптических приемопередатчиков к микросхемам переключателей делает путь сигнала короче. Это снижает задержку и делает сигналы более четкими. Наличие меньшего количества деталей означает, что вещи ломаются реже, поэтому время безотказной работы лучше. В таблице ниже показаны некоторые из этих улучшений:

Оптическое против электронного переключения

Старые центры обработки данных используют электронные переключатели для перемещения данных. Эти переключатели используют электричество, которое может замедлиться, когда есть много данных. Фотонные интегральные схемы вместо этого используют оптические переключатели. Оптические переключатели используют свет, который быстрее и не выделяет столько тепла. Это позволяет центрам обработки данных перемещать больше данных на более высоких скоростях. Оптическая коммутация также помогает центрам обработки данных расти в будущем, поэтому они могут обрабатывать больше данных по мере необходимости.

Преимущества PIC

Скорость и полоса пропускания

Фотонные интегральные схемыПомогает центрам обработки данных очень быстро перемещать данные. Они используют свет для передачи информации, что намного быстрее, чем электричество в проводах. Многие компании теперь используют эти схемы для получения скорости 400 гигабит в секунду или даже больше. Например, Google использует эту технологию в своих центрах обработки данных для быстрого подключения серверов. Это быстрое соединение помогает веб-сайтам быстро загружаться и позволяет людям смотреть видео без ожидания.

Примечание:Световые сигналы вPICНе снижайте скорость при перемещении большего количества данных по сети. Это означает, что центры обработки данных могут обрабатывать загруженное время и при этом сохранять свою скорость.

Энергоэффективность

Центрам обработки данных требуется много энергии для работы и охлаждения своего оборудования.Фотонные интегральные схемыПотребляют меньше энергии, потому что они не выделяют столько тепла, сколько электронные схемы. Когда центр обработки данных использует меньше энергии, он экономит деньги и помогает планете. Microsoft попробовала кремниевую фотонику в своих облачных центрах обработки данных. Результаты показали значительное снижение потребления энергии для каждого бита отправленных данных. Это также сделало комнаты более прохладными, поэтому кондиционирование воздуха не должно было работать так усердно.

• Низкое использование энергии означает:

  • Меньшие счета за электричество

  • Меньше тепла в серверных комнатах

  • Требуется меньше охлаждающих вентиляторов

Масштабируемость

Поскольку все больше людей используют Интернет, центры обработки данных должны расти.Фотонные интегральные схемыУпрощайте добавление дополнительных соединений, не меняя все. Эти схемы помещают много оптических частей на один чип, поэтому центры обработки данных могут добавлять больше ссылок в небольшом пространстве. Amazon Web Services использует фотонные чипы для подключения тысяч серверов. Эта настройка позволяет им быстро добавлять новые серверы, когда присоединится больше клиентов.

Подсказка:Центры обработки данных, использующиеPICМожет расти быстрее и помогать большему количеству пользователей без замедления.

Проблемы

Производство

Создание фотонных интегральных схем сложно для центров обработки данных. Процесс требует новых технологий и тщательной работы. Каждый шаг должен быть сделан с большой осторожностью. Компании сталкиваются с некоторыми большими проблемами:

• Изготовление фотонных деталей требует много шагов и специальных машин.

• Сложно смешивать фотонные устройства со старыми электронными системами.

• Инженеры должны правильно выстроиться и установить детали, что требует времени и затрат больше.

• Не хватает работников, которые знают фотонную инженерию.

Эти вещи замедляют, насколько быстро компании могут создавать PIC. Кроме того, им сложнее быстро расти. Центрам обработки данных нужно тратить деньги на обучение и новые инструменты для устранения этих проблем.

Интеграция

Включение PIC в современные центры обработки данных по-прежнему сложно. Многие центры обработки данных используют старые электронные системы. Добавление фотонных схем часто означает изменение сети. Инженеры должны убедиться, что новые оптические детали работают со старым оборудованием. Если вещи не совпадают, это может вызвать задержки и стоить больше денег. Команды должны много тестировать новые системы, чтобы остановить проблемы. Из-за этого переход на фотонную технологию может занять больше времени, чем планировалось.

Примечание:Хорошее планирование и медленные обновления помогают снизить риски при добавлении новых систем.

Стоимость

Использование фотонных интегральных схем в центрах обработки данныхСначала стоит много. Компании должны покупать новые машины и нанимать квалифицированных рабочих. Несмотря на то, что это стоит много в начале, PIC помогают сэкономить деньги позже. Они могут сделать строительные изделия дешевле, когда есть много частей, так же, как электронная интеграция делала раньше. Меньший размер, более прочная сборка и более близкие детали помогают с новыми применениями, такими как квантовые вычисления и высокочастотные схемы. Со временем эти хорошие вещи могут помочь сбалансировать первые большие затраты.

Будущие тенденции

Рост рынка

Рынок фотонных интегральных схем становится все больше. Компаниям нужны центры обработки данных, которые быстрее и потреблять меньше энергии. Эксперты считают, что рынок PIC будет расти10,8% каждый год с 2025 по 2030 год. Центры обработки данных составляют большую часть этого рынка. Азиатско-Тихоокеанский регион быстро растет, потому что там строится много новых центров обработки данных. В таблице ниже показаны важные цифры роста и факты:

📈Больше компаний используют PIC, потому что они хотят лучшей скорости и меньшего потребления энергии.

Новые материалы

Ученые ищут новые материалы, чтобы сделать PIC лучше. Кремний по-прежнему используется много, потому что он хорошо работает с современными чипами. Но другие материалы, такие как фосфид индия и нитрид кремния, становятся все более популярными. Эти новые материалы помогают чипам перемещать больше данных и использовать меньше энергии. Они также позволяют чипам иметь новые лазеры и детекторы. Поскольку эти материалы становятся проще в создании, центры обработки данных будут получать более быстрые и надежные соединения.

Эволюция ЦОД

Крупные центры обработки данных, такие как NVIDIA и TSMC, меняют свои системы. Теперь они используют фотонные интегральные схемы в центре своих сетей. Они отходят от медных проводов, которые работают медленнее и тратят энергию. На крупных технологических мероприятиях компании демонстрируют новые системы с кремниевой фотоникой и лучшей упаковкой. Эти изменения делают оптику основной частью сети. Операторы используют совместно упакованную и совместно интегрированную оптику для связи серверов и коммутаторов. Это помогает с большим обучением ИИ и быстрыми облачными сервисами.

Центры обработки данных, использующие фотонную интеграцию, готовиться кПолностью-оптическая эра, "Где свет делает сети быстрее и эффективнее.

Фотонные интегральные схемы заставили центры обработки данных работать по-новому. Они помогают центрам обработки данных быстрее отправлять информацию. Они также потребляют меньше энергии и позволяют легко получить больше. У компаний есть некоторые проблемы, такие как высокие цены и жесткие настройки. Ученые работают над поиском ответов и созданием более сильных сетей.

Центры обработки данных, использующие фотонные технологии сегодня, опередят позже.

Часто задаваемые вопросы

Чем фотонные интегральные схемы отличаются от традиционных электронных схем?

Фотонные интегральные схемы используют свет для отправки данных. Традиционные схемы используют электричество вместо света. Свет движется быстрее, чем электричество, и выделяет меньше тепла. Это помогает центрам обработки данных работать лучше и потребляет меньше энергии.

Могут ли существующие центры обработки данных легко обновиться до PIC?

Большинству центров обработки данных нужен план добавления PIC. Инженеры должны увидеть, соответствуют ли новые оптические детали старым системам. Обновления часто требуют новых инструментов и множества тестов.

Каким образом PIC помогает снизить затраты на энергию?

PIC потребляется меньше энергии, потому что свет не выделяет много тепла. Центры обработки данных экономят деньги на питании и охлаждении. Использование меньшего количества энергии также полезно для планеты.

Надежны ли PIC для крупных центров обработки данных?

Да, PIC работают хорошо и очень надежны. У них меньше движущихся частей, поэтому они ломаются реже. Многие крупные компании используют PIC для своих основных сетей.

Какие отрасли больше всего выигрывают от технологии PIC?

Центры обработки данных, облачные вычисления и телекоммуникации используют PIC больше всего. Эти группы нуждаются в быстрых, прочных и энергосберегающих соединениях.