從在線交易到流媒體視頻和大數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)中心被證明是我們智能互聯(lián)世界的主力軍。越來越多的數(shù)據(jù)加上越來越復雜的數(shù)據(jù)正在導致數(shù)據(jù)中心架構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變。數(shù)據(jù)中心架構(gòu)出現(xiàn)了一種新趨勢，以解決這兩種潛在的力量：數(shù)據(jù)中心分解。

為了支持更有效地處理海量數(shù)據(jù)工作負載，分散的數(shù)據(jù)中心以計算、網(wǎng)絡、存儲和光學資源為標志，這些資源被分隔在不同的盒子中并以光學方式連接。

讓我們來看看數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的變化以及光學技術如何促進這些變化。

對高帶寬和低延遲的不可阻擋的需求

云計算正在將其覆蓋范圍擴展到包括芯片設計在內(nèi)的多個行業(yè)。與此同時，軟件平臺、電子商務和社交媒體等數(shù)據(jù)密集型領域的公司正在建設自己的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心。這些中心內(nèi)部有數(shù)千到數(shù)萬臺服務器，它們努力工作以支持我們通過移動設備觀看電影、購買雜貨和工作的功能和交易。要了解數(shù)據(jù)需求的發(fā)展方向，請查看IEEE 802.3 以太網(wǎng)帶寬評估報告中的這些評估：

到 2025 年，預計將有 380 億臺設備連接到互聯(lián)網(wǎng)，高于今年的約 290 億臺

從 2017 年到今年，預計每用戶和每戶的平均流量將增長 200%

基于視頻的數(shù)據(jù)預計將從 2017 年的 75% 數(shù)據(jù)（每月約 90 艾字節(jié)）增長到今年的 82% 數(shù)據(jù)（每月約 325 艾字節(jié)）

用于更快數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饣ミB

分散的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)非常適合滿足對高帶寬和低延遲的無盡需求。在這種方法中，光互連連接同質(zhì)資源，提供更好的靈活性、更高的密度和更好的利用率。當工作負載進入時，中央智能單元會計算出并僅從計算、網(wǎng)絡和存儲資源中獲取所需的內(nèi)容，從而消除任何浪費。然后可以將剩余資源定向到其他作業(yè)。

光互連通過光傳輸信號。與銅對應物相比，光互連支持更高的帶寬和速度、更低的延遲和更低的功耗。他們已經(jīng)在機架到機架、房間到房間和建筑物到建筑物的配置中證明了自己的價值。憑借其可插拔模塊，使用光互連還可以更輕松地升級網(wǎng)絡基礎設施以支持 400G、800G 和 1.6T 以太網(wǎng)。

隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡速度超過 400 Gbps，許多工程師擔心將電信號驅(qū)動到光學模塊需要多少功率。由集成電子和光子芯片的單個封裝組成的共同封裝光學器件可以提供幫助。主機 SoC 和光學接口之間的電氣鏈路連接到封裝中的共同封裝光學器件，而不是連接到服務器機架面板中的可插拔模塊，從而使鏈路更短，因此更節(jié)能。

Die-to-Die 接口 IP 的作用

當系統(tǒng)采用共同封裝的光學器件時，光學互連必須支持多芯片模塊 （MCM）。MCM 依靠 die-to-die 控制器和 PHY 進行連接。這些控制器需要在高性能計算、服務器和網(wǎng)絡 SoC 中提供高效的芯片間連接，理想情況下應該針對延遲、帶寬、功率和面積進行優(yōu)化。與此同時，PHY 根據(jù)需要采用不同的格式。

許多設計人員在銅互連上使用長距離 PHY，但這些已經(jīng)開始達到極限，尤其是對于具有數(shù)百個 PHY 通道的大型 SoC。這導致一些工程師采用極短距離 （VSR） PHY 來實現(xiàn)可插拔光學模塊。

隨著共同封裝光學模塊、超短距離 （XSR） PHY 以及展望未來的通用 Chiplet Interconnect Express （UCIe） PHY 的日益普及，無疑也將發(fā)揮重要作用。這兩種格式都允許將光學芯片放置在非常靠近主機芯片或同一封裝基板上。

數(shù)據(jù)使我們的數(shù)字世界運轉(zhuǎn)起來，為了滿足我們對數(shù)據(jù)永不滿足的需求，分散的數(shù)據(jù)中心正在成為一種流行的架構(gòu)。光互連是他們的高速公路，有助于確保我們能夠通過復雜的建模發(fā)現(xiàn)有用的見解，從我們的智能手機流式傳輸高清節(jié)目，并順利、快速地參與各種其他在線活動。

作者：Manuel Mota，Manmeet Walia

審核編輯：郭婷