OCP EMEA 2025: FiberMall presenta módulos ópticos enchufables de 800G con sistemas de refrigeración por inmersión

Los módulos ópticos enchufables tradicionales incorporan procesadores de señales digitales (DSP) que realizan una ecualización digital completa tanto para señales eléctricas como ópticas. Dado que estos DSP consumen mucha energía, representando más del 40 % del consumo total, se han realizado esfuerzos en transceptores de 800G y superiores para reducir el consumo de energía eliminando por completo el DSP. El enfoque óptico enchufable lineal (LPO) logra un ahorro de energía significativo al eliminar el DSP, mientras que el diseño óptico enchufable híbrido lineal (LRO), que conserva solo una parte de la funcionalidad del DSP, también ofrece reducciones de consumo notables. Se espera que estas mejoras sean clave para las aplicaciones de inteligencia artificial y aprendizaje automático.

La eliminación del DSP en los módulos LPO no solo reduce el consumo de energía, sino que también elimina la función de resincronización. Una de las ventajas más evidentes es la reducción de la latencia, una característica especialmente ventajosa para aplicaciones de inteligencia artificial. Además, la menor cantidad de componentes ayuda a reducir el coste total del módulo.

Otra ventaja clave es la mayor fiabilidad. Los DSP tienden a elevar la temperatura de funcionamiento de otros componentes del módulo, lo que puede afectar negativamente tanto a la fiabilidad como al rendimiento. En cambio, los módulos LPO, con menos circuitos activos, operan a temperaturas más bajas. Desde la perspectiva del MTBF (tiempo medio entre fallos), la fiabilidad y el rendimiento de los módulos LPO pueden ser hasta tres veces superiores a los de sus homólogos equipados con DSP. Por ejemplo, los datos de prueba de 64 puertos en un conmutador con la configuración 800G DR8 muestran que, incluso con módulos ópticos LPO lineales, la tasa de error de bits (BER) se mantiene excelente.

En el caso de los módulos ópticos LPO 800G 2*FR4, a pesar del menor volumen de datos, los módulos pueden alcanzar distancias de transmisión de hasta 2 km manteniendo un rendimiento BER muy favorable en canales cortos, medianos y largos.

El uso de módulos ópticos LPO contribuye a la reducción general del consumo de energía del sistema. Por ejemplo, en comparación con los módulos ópticos DSP de 800G actuales, las pruebas con un conmutador LPO de 51.2 T demostraron un ahorro de energía de 700 W (o un 40 %), y se espera que un conmutador LPO de 102.4 T alcance una reducción similar del 40 %, lo que equivale a un ahorro de aproximadamente 1000 W. Estas cifras de consumo de energía fueron proporcionadas por Silicon Photonics.

FiberMall comparó el consumo energético de tres tipos de módulos (LPO, LRO y DSP) para las configuraciones 800G DR8 y 800G 2*FR4. Los módulos DSP consumen 17.5 pj/bit y 17.1 pj/bit, respectivamente. En cambio, el consumo de energía de los módulos LPO es de 9 pj/bit y 9.7 pj/bit, respectivamente, lo que representa una mejora de aproximadamente el 50 % en la eficiencia energética. Los módulos LRO, con un diseño intermedio, consumen 11.3 pj/bit y 11.9 pj/bit.

Se obtuvieron pruebas adicionales de la reducción del consumo de energía durante pruebas en las que los 64 módulos ópticos de un conmutador funcionaron simultáneamente. En condiciones idénticas y con diferentes velocidades del ventilador (50 %, 75 % y 100 %), se midieron la temperatura y el consumo de energía. Un conmutador equipado con componentes DSP presentó un consumo total aproximado de 2000 W a una temperatura de funcionamiento cercana a los 56 °C, mientras que un conmutador con componentes LPO funcionó a unos 1600 W con temperaturas cercanas a los 48 °C. Además, la temperatura media de los módulos LPO fue aproximadamente 15 °C inferior a la de los módulos DSP, lo que indica que los módulos LPO requieren menos refrigeración.

FiberMall también comparó diferentes métodos de refrigeración. En comparación con la refrigeración por aire, la refrigeración por inmersión bifásica proporcionó una Eficiencia de Uso de Energía (PUE) notablemente mejorada, lo que mejoró la eficiencia energética. Por ello, se realizaron pruebas con transceptores diseñados para ser compatibles con la refrigeración por inmersión.

En OFC2025, se realizaron experimentos con el switch DS5000 de Celestica, configurado con enlaces de bucle invertido, para establecer diversos escenarios de red. En una imagen, la parte superior del tanque de agua muestra tres módulos (LPO, LRO y DSP), de izquierda a derecha.

Una comparación adicional de los efectos del enfriamiento por inmersión entre los módulos revela que el líquido refrigerante, cuyo punto de ebullición es de 50 °C, provoca que la temperatura del módulo DSP se acerque a los 50 °C. Este aumento produce burbujas visibles en la superficie del transceptor DSP. Estas observaciones subrayan la alta calidad de diseño de muchos conectores ópticos; los integradores o clientes solo necesitan diseñar puentes de fibra óptica a medida para el líquido refrigerante específico. Estos puentes garantizan que el líquido no entre en el transceptor, manteniendo al mismo tiempo una fuerza de resorte suficiente. Si bien las diferencias de temperatura entre los tres módulos son mínimas, existe una tendencia a una mayor tasa de error en los módulos DSP. Cabe destacar que la demostración del rendimiento a nivel de módulo fue realizada por el fabricante del transceptor.

En conclusión, los módulos ópticos lineales conectables (LPO) que eliminan el DSP del transceptor ofrecen varias ventajas sobre los módulos tradicionales basados ​​en DSP. Estas ventajas incluyen un menor consumo de energía tanto a nivel de módulo como de sistema, menor latencia, menores costos y mayor confiabilidad. La demostración de FiberMall del módulo óptico conectable de 800G con refrigeración por inmersión muestra una mejora significativa en la eficiencia energética. Sin embargo, hasta el momento la interoperabilidad a nivel de sistema ha sido limitada, lo que subraya la necesidad de mayor investigación y desarrollo en módulos ópticos con refrigeración por inmersión.