OCP EMEA 2025: FiberMall、液浸冷却システム搭載の800Gプラガブル光モジュールを展示

従来のプラガブル光モジュールには、電気信号と光信号の両方に対して完全なデジタルイコライゼーションを実行するデジタル信号プロセッサ（DSP）が組み込まれています。これらのDSPは消費電力が大きく、総消費電力の40%以上を占めるため、800G以上のトランシーバではDSPを完全に排除することで消費電力を削減する取り組みが行われてきました。リニアプラガブルオプティカル（LPO）アプローチは、DSPを排除することで大幅な省エネを実現します。また、DSP機能の一部のみを保持するリニアハイブリッドプラガブルオプティカル（LRO）設計も、大幅な消費電力削減を実現します。こうした改善は、AIや機械学習アプリケーションの実現に不可欠な要素となることが期待されています。

LPOモジュールからDSPを排除することで、消費電力が削減されるだけでなく、リタイミング機能も不要になります。最も顕著なメリットの一つはレイテンシの低減であり、これは特に人工知能アプリケーションに有利です。さらに、部品点数の削減はモジュール全体のコスト削減にも貢献します。

もう一つの重要なメリットは、信頼性の向上です。DSPはモジュール内の他のコンポーネントの動作温度を上昇させる傾向があり、信頼性とパフォーマンスの両方に悪影響を与える可能性があります。一方、LPOモジュールはアクティブ回路が少ないため、より低い温度で動作します。MTBF（平均故障間隔）の観点から見ると、LPOモジュールの信頼性とパフォーマンスは、DSP搭載モジュールの最大64倍にまで向上します。例えば、800G DR8構成のスイッチのXNUMXポートから取得したテストデータは、リニアLPO光モジュールを使用した場合でも、ビットエラーレート（BER）パフォーマンスが優れたままであることを示しています。

800G 2*FR4 LPO 光モジュールは、データ量が少ないにもかかわらず、短、中、長チャネルで非常に良好な BER パフォーマンスを維持しながら、最大 2 km の伝送距離を実現できます。

LPO光モジュールの使用は、システム全体の消費電力削減に貢献します。例えば、800T LPOスイッチのテストでは、現行の51.2G DSP光モジュールと比較して、700W（40%）の消費電力削減が実証されています。また、102.4T LPOスイッチでも同様に40%の削減が見込まれ、約1000Wの削減に相当します。これらの消費電力数値は、Silicon Photonics社から提供されたものです。

FiberMallは、800G DR8と800G 2*FR4構成の両方において、LPO、LRO、DSPの17.5種類のモジュールの消費電力を比較しました。DSPモジュールの消費電力はそれぞれ17.1 pj/ビットと9 pj/ビットでした。一方、LPOモジュールの消費電力はそれぞれ9.7 pj/ビットと50 pj/ビットで、エネルギー効率が約11.3%向上しています。中間的な設計であるLROモジュールの消費電力はそれぞれ11.9 pj/ビットとXNUMX pj/ビットです。

スイッチ内の64個の光モジュールをすべて同時に動作させたテストでも、消費電力削減のさらなる証拠が得られました。同一条件下で、ファン速度（50%、75%、100%）を変化させ、温度と消費電力を測定しました。DSPコンポーネントを搭載したスイッチは、動作温度が約2000°Cで総消費電力が約56Wであったのに対し、LPOコンポーネントを搭載したスイッチは動作温度が約1600°Cで約48Wでした。さらに、LPOモジュールの平均温度はDSPモジュールよりも約15°C低く、LPOモジュールの方が冷却電力が少なくて済むことが示されました。

FiberMallは様々な冷却方法を比較しました。空冷と比較して、二相液浸冷却は電力使用効率（PUE）を大幅に向上させ、エネルギー効率を向上させました。そのため、液浸冷却に対応するように設計されたトランシーバーを用いてテストを実施しました。

OFC2025では、ループバックリンクを設定したCelesticaのDS5000スイッチを用いて、様々なネットワークシナリオを構築する実験が行われました。ある画像では、水槽の上部に左から右にLPO、LRO、DSPのXNUMXつのモジュールが表示されています。

モジュール間の浸漬冷却効果をさらに比較すると、沸点が 50 °C の冷却液によって DSP モジュールの温度が 50 °C に近づくことがわかります。この上昇により、DSP トランシーバーの表面に目に見える泡が発生します。このような観察結果は、多くの光コネクタ製品の設計品質の高さを強調しています。インテグレーターまたは顧客は、特定の冷却液に合わせて光ファイバー ジャンパーをカスタム設計するだけで済みます。これらのジャンパーにより、十分なバネ力を維持しながら、冷却液がトランシーバーに侵入することがなくなります。XNUMX つのモジュール間の温度差はわずかですが、DSP モジュールのエラー率が高くなる傾向があります。注目すべきは、モジュールレベルのパフォーマンスのデモンストレーションは、トランシーバーの製造元によって実施されたことです。

結論として、トランシーバーからDSPを排除したリニアプラガブル光（LPO）モジュールは、従来のDSPベースのモジュールに比べていくつかの利点があります。これらの利点には、モジュールレベルとシステムレベルの両方での消費電力の削減、レイテンシの低減、コスト削減、信頼性の向上などが含まれます。FiberMallによる液浸冷却技術を搭載した800Gプラガブル光モジュールのデモンストレーションは、エネルギー効率の大幅な向上を示しました。しかしながら、これまでのところシステムレベルの相互運用性は限られており、液浸冷却光モジュールのさらなる研究と進歩の必要性が浮き彫りになっています。