Co-Packaged Optics (CPO)-Lösungen für Glasfaserverbindungen in Modulverpackungen

Angesichts der durch KI-Technologien bedingten steigenden Nachfrage nach Rechenleistung entwickeln große Hersteller neue optische Hochgeschwindigkeitsmodulprodukte, um den schnell wachsenden Marktanforderungen gerecht zu werden. Unter Berücksichtigung von Faktoren wie Größe, Kosten und Stromverbrauch gewinnen zwei Konzepte an Bedeutung: Linear-drive Pluggable Optics (LPO) und Co-Packaged Optics (CPO).

Interner Jumper-Typ CPO

Bei CPO-Switches ist die Minimierung elektrischer Verbindungen von entscheidender Bedeutung. Die Glasfaserführung von optischen Maschinen (einschließlich Sendern und Empfängern) zur Frontplatte des Switch-Chassis ist unvermeidlich.

Da optische Engines (OEs) um den ASIC herum positioniert sind, variiert der Abstand von jeder OE zur Frontplatte, was die interne Glasfaserverlegung innerhalb des Switches erschwert.

CPO-Module mit ihrer mehrkanaligen, hochdichten Verpackung erfordern hochpräzise Fiber Array (FA), MT oder MPO-Steckverbinder. Diese Spezifikation erhöht jedoch das Risiko von Problemen wie Rissen, schlechter Übereinstimmung und langfristiger Leistungsverschlechterung.

Ungleichmäßige Längen von Patchkabeln mit hoher Dichte stellen für die Hersteller eine Herausforderung dar und erhöhen das Risiko einer Beschädigung der Fasern während der Installation, insbesondere bei längeren Patchkabeln.

Viele im CPO-Verfahren hergestellte CPO-Module verwenden Patchkabel vom Typ FA für die interne Glasfaserführung und steckbare Verbindungen. Einige Hersteller verfolgen jedoch einen alternativen Ansatz mit flexiblen Backplane-Materialien.

Bei dieser Methode werden reine Blankfasern auf einem flexiblen Backplane-Substrat verlegt, was zu einer saubereren und besser organisierten internen Faseranordnung führt.

Durch den direkten Anschluss blanker Fasern werden die Einfügungsverluste der Steckverbinder verringert und Probleme im Zusammenhang mit beschädigten Endflächen, Staub und unvollständiger Anpassung vermieden.

Der Steckverbinderhersteller SENKO begegnet diesen Herausforderungen durch den Einsatz einer Zwischenplatine oder einer platinenmontierten optischen Verbindungslösung.

Mithilfe eines einzelnen FA-Patchkabels für die Kopplung mit OEs wird das andere Ende des Patchkabels mithilfe von benutzerdefinierten Glasfaseradaptern (Flanschen) im Plug-and-Play-Verfahren mit der Frontplatte verbunden.

Dieser Ansatz führt zwar zusätzliche Glasfaser-Endflächenverbindungen ein, verbessert jedoch die Wartungs- und Reparaturfreundlichkeit sowie die Kosteneinsparungen erheblich.

Optischer Backplane-Ansatz

Bei der Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Optikmodulen mit Co-Packaged Optics (CPO)-Technologie werden derzeit vorwiegend Patchkabel vom Typ FA für die interne Glasfaserführung und steckbare Verbindungen verwendet. Darüber hinaus verwenden einige Hersteller flexible Backplane-Materialien als Substrat und verlegen darauf reine Blankfasern für die Führung. Dieser Ansatz, bei dem durchgehende Portverbindungen zum Einsatz kommen, führt eindeutig zu einem saubereren und besser organisierten internen Modullayout. Darüber hinaus verringert die direkte Verbindung mit Blankfasern den Einfügungsverlust des Steckers und vermeidet Probleme im Zusammenhang mit beschädigten Endflächen, Staub und unvollständiger Anpassung.

Aufgrund der Vorteile des Ansatzes mit flexiblen Glasfaser-Backplanes hat FiberMall diese Technik frühzeitig übernommen und in großen Rechenzentren implementiert, um das Stecken von Jumpern zu ersetzen und Kabelsalat zu vermeiden. Allerdings muss diese Technologie noch ihre Langzeitstabilität und Widerstandsfähigkeit gegenüber externen Umwelteinflüssen gewährleisten. Darüber hinaus bleibt die Standardisierung von Port-zu-Port-Schnittstellen und Testmetriken zwischen verschiedenen Herstellern eine Herausforderung.

Fazit

Während die CPO-Technologie erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Verbindungsleistung von Rechenzentren bietet, bringt sie auch Komplexitäten bei der Glasfaserverlegung mit sich. Branchenlösungen wie SENKOs Zwischenplatine oder platinenmontierte optische Verbindungsmethode und die Verwendung flexibler Backplane-Materialien mit blanken Fasern bieten Vorteile bei der Reduzierung von Verlusten und der Vereinfachung der Verkabelung. Um jedoch eine breite Akzeptanz zu erreichen, müssen Herausforderungen im Zusammenhang mit Langzeitstabilität und Standardisierung bewältigt werden.