OCP EMEA 2025 : FiberMall présente des modules optiques enfichables 800 G avec systèmes de refroidissement par immersion

Les modules optiques enfichables traditionnels intègrent des processeurs de signaux numériques (DSP) qui effectuent une égalisation numérique complète des signaux électriques et optiques. Ces DSP étant gourmands en énergie (plus de 40 % de la consommation totale), des efforts ont été déployés pour réduire la consommation d'énergie des émetteurs-récepteurs 800G et supérieurs en supprimant entièrement le DSP. L'approche optique linéaire enfichable (LPO) permet de réaliser d'importantes économies d'énergie en supprimant le DSP, tandis que la conception optique linéaire hybride enfichable (LRO), qui ne conserve qu'une partie des fonctionnalités du DSP, offre également des réductions de consommation notables. Ces améliorations devraient être essentielles pour les applications d'IA et d'apprentissage automatique.

L'élimination du DSP dans les modules LPO permet non seulement de réduire la consommation d'énergie, mais aussi de supprimer la fonction de resynchronisation. L'un des avantages les plus évidents est la réduction de la latence, une caractéristique particulièrement avantageuse pour les applications d'intelligence artificielle. De plus, le nombre réduit de composants contribue à réduire le coût global du module.

Un autre avantage clé est une fiabilité accrue. Les DSP ont tendance à augmenter la température de fonctionnement des autres composants du module, ce qui peut nuire à la fiabilité et aux performances. En revanche, les modules LPO, dotés de moins de circuits actifs, fonctionnent à des températures plus basses. Du point de vue du MTBF (temps moyen entre pannes), la fiabilité et les performances des modules LPO peuvent être jusqu'à trois fois supérieures à celles de leurs homologues équipés de DSP. Par exemple, les données de test de 64 ports sur un commutateur utilisant la configuration 800G DR8 montrent que même avec des modules optiques LPO linéaires, le taux d'erreur binaire (BER) reste excellent.

Pour les modules optiques LPO 800G 2*FR4, malgré le volume de données plus petit, les modules peuvent atteindre des distances de transmission allant jusqu'à 2 km tout en conservant des performances BER très favorables sur les canaux courts, moyens et longs.

L'utilisation de modules optiques LPO contribue à la réduction globale de la consommation du système. Par exemple, par rapport aux modules optiques DSP 800G actuels, les tests d'un commutateur LPO 51.2T ont démontré une économie d'énergie de 700 W, soit 40 %, et un commutateur LPO 102.4T devrait permettre une réduction similaire de 40 %, soit environ 1000 XNUMX W économisés. Ces chiffres de consommation d'énergie ont été fournis par Silicon Photonics.

FiberMall a comparé la consommation énergétique de trois types de modules (LPO, LRO et DSP) pour les configurations 800G DR8 et 800G 2*FR4. Les modules DSP consomment respectivement 17.5 pj/bit et 17.1 pj/bit. En revanche, la consommation énergétique des modules LPO est respectivement de 9 pj/bit et 9.7 pj/bit, ce qui représente une amélioration d'environ 50 % de l'efficacité énergétique. Les modules LRO, de conception intermédiaire, consomment 11.3 pj/bit et 11.9 pj/bit.

Des preuves supplémentaires d'une consommation énergétique réduite ont été obtenues lors de tests où les 64 modules optiques d'un commutateur ont fonctionné simultanément. Dans des conditions identiques et à différentes vitesses de ventilation (50 %, 75 % et 100 %), des mesures de température et de consommation énergétique ont été effectuées. Un commutateur équipé de composants DSP a affiché une consommation énergétique globale d'environ 2000 56 W à une température de fonctionnement proche de 1600 °C, tandis qu'un commutateur utilisant des composants LPO a fonctionné à environ 48 15 W à des températures avoisinant les XNUMX °C. De plus, la température moyenne des modules LPO était inférieure d'environ XNUMX °C à celle des modules DSP, ce qui indique que ces derniers nécessitent moins de puissance de refroidissement.

FiberMall a également comparé différentes méthodes de refroidissement. Comparé au refroidissement par air, le refroidissement par immersion biphasé a permis d'obtenir un rendement énergétique nettement supérieur (PUE), améliorant ainsi l'efficacité énergétique. Par conséquent, des tests ont été réalisés avec des émetteurs-récepteurs compatibles avec le refroidissement par immersion.

Lors de l'OFC2025, des expériences ont été réalisées avec le commutateur DS5000 de Celestica, configuré avec des liaisons de bouclage, afin d'établir différents scénarios réseau. Sur une image, la partie supérieure du réservoir d'eau présente trois modules : LPO, LRO et DSP, de gauche à droite.

Une comparaison plus approfondie des effets du refroidissement par immersion entre les modules révèle que le liquide de refroidissement, dont le point d'ébullition est de 50 °C, amène la température du module DSP à approcher 50 °C. Cette augmentation entraîne des bulles visibles à la surface de l'émetteur-récepteur DSP. Ces observations soulignent le haut niveau de qualité de conception de nombreux connecteurs optiques ; les intégrateurs ou les clients n'ont qu'à concevoir des cavaliers de fibre optique sur mesure pour le liquide de refroidissement spécifique. Ces cavaliers empêchent le liquide de pénétrer dans l'émetteur-récepteur tout en maintenant une force de rappel suffisante. Bien que les différences de température entre les trois modules soient minimes, le taux d'erreur tend à être plus élevé dans les modules DSP. Il est à noter que la démonstration des performances au niveau du module a été réalisée par le fabricant de l'émetteur-récepteur.

En conclusion, les modules optiques linéaires enfichables (LPO) qui éliminent le DSP de l'émetteur-récepteur offrent plusieurs avantages par rapport aux modules DSP traditionnels. Parmi ces avantages, on peut citer une consommation énergétique réduite au niveau du module et du système, une latence plus faible, des coûts réduits et une fiabilité accrue. La démonstration par FiberMall du module optique enfichable 800G avec refroidissement par immersion met en évidence une amélioration significative de l'efficacité énergétique. Cependant, l'interopérabilité au niveau système est jusqu'à présent limitée, ce qui souligne la nécessité de poursuivre la recherche et les progrès dans le domaine des modules optiques refroidis par immersion.