Module émetteur-récepteur optique NVIDIA et 800G

Le lancement de ChatGPT a stimulé la croissance de l'IA. À la mi-mai, NVIDIA a lancé le DGX H200 pour l'IA, ce qui a entraîné une refonte de la demande du secteur avec l'afflux de commandes d'émetteurs-récepteurs optiques 800G. Des entreprises telles que Google, Meta, Microsoft et d'autres envisagent également d'intégrer l'IA dans leurs opérations, stimulant ainsi la mise en place de la filière IA en amont et en aval. FiberMall, producteur de modules optiques, fait partie intégrante de cette chaîne.

Actuellement, FiberMall expédie des modules optiques 800G, avec une plus grande quantité de modules multimodes (800GSR8) et une plus petite quantité de modules monomodes (800G DR8). Quant à la demande en centres de données début 2023, on s'attend à une croissance du trafic, mais les fonds d'investissement limités posent une contrainte. L'estimation de l'industrie pour la demande de modules optiques 800G au début de l'année était d'environ 3 millions d'unités. Cependant, en juin, il y a eu une forte augmentation, doublant presque la demande, et elle devrait atteindre des dizaines de millions d'unités l'année prochaine.

800G SR8 et 800G DR8

L'industrie de la communication par fibre optique en est à ses débuts et les entreprises augmentent progressivement leur capacité de production. Il y a deux ou trois ans déjà, de nombreuses entreprises avaient déjà présenté des échantillons de démonstration 800G. Lors de l'exposition OFC/ECOC en 2022, FiberMall a présenté des puces EML monomodes et des puces VCSEL multimodes pour les modules émetteurs-récepteurs 800G, ainsi que des avancées dans les structures et principes internes.

L'exposition OFC de cette année s'est principalement concentrée sur la technologie EML 200G, tandis que l'industrialisation des modules émetteurs-récepteurs optiques 800G a initialement commencé avec des modules 8x100G. À l'avenir, il se développera davantage en modules optiques 4x200G et 8x200G 1.6T.

Les modules multimodes ont une plus grande quantité par rapport aux modules monomodes. FiberMall est capable de livrer cette année plusieurs centaines de milliers de modules émetteurs-récepteurs optiques multimodes 800G, ce qui indique de fortes capacités d'industrialisation. Du calcul de la demande à la passation des commandes et à la livraison, c'est un processus pour les entreprises. Par conséquent, certaines quantités sont estimées pour 2023, tandis que d'autres sont projetées pour 2024, représentant différents moments dans la perspective de l'industrie sur la même demande.

L'augmentation soudaine de la demande de modules est principalement due à l'interconnexion de plusieurs puces, basée sur l'infrastructure de NVIDIA.

Avec la demande croissante de GPU, un nombre important de transistors de base sont nécessaires pour réaliser le calcul, le stockage et le contrôle. Des tailles de puces de plusieurs centaines de millimètres carrés sont déjà considérées comme importantes et les processus de fabrication de puces se sont progressivement réduits, passant de 10 nm à 7 nm, 5 nm, etc. Au fur et à mesure que la taille des transistors individuels diminue, des centaines de milliards à des billions de "super" transistors intégrés peuvent être logés dans une zone de plusieurs centaines de millimètres carrés.

Pour améliorer encore l'intégration et la puissance de calcul, compter uniquement sur l'augmentation de la densité d'intégration n'est plus suffisant. Il existe des limites aux capacités technologiques des puces à semi-conducteurs. Une approche disponible consiste à interconnecter plusieurs puces pour obtenir une puissance de calcul équivalente à plus grande échelle.

L'interconnexion entre les puces sert à assurer la connectivité, qui peut être réalisée en utilisant du cuivre. Par exemple, les feuilles de cuivre sur les cartes PCB peuvent être utilisées comme lignes de signal, ou des connexions électriques coaxiales peuvent être établies.

Les fibres optiques peuvent également être utilisées pour l'interconnexion. Les fibres optiques offrent une capacité élevée et de faibles pertes, ce qui permet une transmission sur de plus longues distances. Cependant, l'inconvénient de la communication par fibre optique est son coût global plus élevé, car elle nécessite une conversion de signal entre les signaux « électriques » des circuits intégrés et les signaux « optiques » de la communication par fibre optique.

Un module optique est une interface permettant de convertir des signaux optiques en signaux électriques. Un grand nombre de modules optiques sont nécessaires pour prendre en charge l'interconnexion optique entre les circuits intégrés.

Cela explique aussi pourquoi, au début, les fibres optiques étaient évitées autant que possible. C'est principalement en raison du volume élevé du trafic d'interconnexion ou lorsque la distance d'interconnexion était trop longue que les fibres optiques ont été utilisées en dernier recours.

L'interconnexion implique l'établissement de connexions entre chaque paire de puces.

Si l'on considère quatre puces, le nombre de puces augmente selon une relation linéaire (2x). Cependant, le trafic d'interconnexion entre les puces n'augmente pas de manière linéaire mais présente plutôt une croissance exponentielle en raison de la topologie complexe.

À mesure que la topologie devient plus complexe, le trafic d'interconnexion s'intensifie et la distance entre les puces augmente. Cela crée un dilemme quant au choix du fil de cuivre ou de la fibre optique pour l'interconnexion.

Dans cette génération, où 256 puces sont interconnectées simultanément, le schéma ne peut être annoté qu'avec des ellipses, qui représentent une interconnexion puce à puce à grande échelle. Du point de vue des modules optiques, il y a peu de différence entre l'interconnexion de fils de cuivre, de fibres monomodes ou de fibres multimodes en termes d'interfaces physiques.

Le "Fiber in, Copper out" fait référence à la tendance dans le domaine de la transmission d'informations où la fibre optique est de plus en plus utilisée comme support de transfert de données, remplaçant progressivement les câbles en cuivre. Les fibres optiques ont l'avantage de supporter une transmission d'informations à haute capacité et longue distance. Lorsque la fibre optique est choisie pour la transmission de données, les circuits intégrés sont utilisés pour des fonctions telles que le stockage, le calcul et le contrôle, nécessitant l'utilisation de modules optiques pour la conversion optoélectronique.

L'émergence actuelle de Émetteur-récepteur optique 800G commandes n'est pas due à un manque de demande pour des capacités encore plus grandes mais plutôt parce que les capacités de l'industrie viennent d'atteindre ce stade, la capacité de fabrication étant encore limitée. Par conséquent, du point de vue de la recherche et du développement, il existe une exploration et un développement technologiques continus des modules optiques 1.6T, 3.2T et 6.4T (certains les appellent également des moteurs optiques), soutenus par les chaînes industrielles en amont et en aval. Cela comprend des avancées et des innovations dans des domaines tels que la photonique sur silicium, les couches minces de niobate de lithium, les puces EML et les puces VCSEL.