Optische Server-Vernetzung soll weniger Strom fressen

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Um Ethernetsignale mit 400 oder 800 Gbit/s und bald auch 1,6 Tbit/s über mehr als wenige Meter zu übertragen, kommen optische Kabel zum Einsatz – also Glasfasern beziehungsweise Lichtwellenleiter (LWL). Je nach Topologie der Vernetzung des Rechenzentrums oder Clusters werden aber unterschiedliche Versionen genutzt. Die schnellen Ethernetports von Servern haben deshalb typischerweise Steckfassungen (Cages) für standardisierte elektrische Module, welche die Signale entweder elektrisch weiterleiten (für kurze Strecken) oder in optische Signale für verschiedene LWL-Typen wandeln.

Die Leistungsaufnahme dieser elektrooptischen Wandler wird zunehmend zum Problem. Die weit verbreiteten SFP-Module (Small Form Factor Pluggable) für 1 Gbit/s und SFP+ für 10 Gbit/s begnügen sich mit weniger als 2 Watt.

Mehr als 15 Watt pro Port

Die deutlich größere Bauform QFSP-DD bündelt acht 50-Gbit/s-Verbindungen für insgesamt 400 Gbit/s und erlaubt mehr als 14 Watt. Und für 800 Gbit/s nutzt man QFSP-DD800 mit mehr als 16 Watt und Kühlrippen auf der Oberseite (Finned Top), um die Hitze aus dem kompakten Adapter zu pusten.

Gegensteuern möchte STMicroelectronics (STMicro) mit elektrooptischen Komponenten aus der Silizium-Germanium-(SiGe-)Fertigungstechnik BiCMOS B55X.

Zusammen mit Partnern wie dem Cloud-Hyperscaler Amazon AWS arbeitet STMicro an der Steckmodul-Plattform PIC100, die in der zweiten Hälfte des Jahres 2025 in Modulen für 800 Gbit/s und 1,6 Tbit/s zum Einsatz kommen soll.

Außer den eigentlichen Wandlerchips optimieren die Partner auch andere Teile der Module. Der Verlust des Silizium-LWL soll bei 0,4 dB/cm liegen, der des Siliziumnitrid-LWL auf den Chip bei 0,5 dB/cm.

Ein anderer, seit Jahren angestrebter Lösungsansatz ist der Verzicht auf elektrooptische Wandlermodule, indem man optische Transceiver direkt in Prozessoren und Rechenbeschleuniger einbaut. Beispielsweise gibt es Vorschläge, Transceivermodule in Form von Chiplets zu integrieren. Allerdings verliert man damit die Flexibilität, den Server an die vorhandene optische Netzwerkverteilung anzupassen.

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(ciw)