作者：Manuel Mota，Manmeet Walia

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。更多的數(shù)據(jù)加上日益復(fù)雜的數(shù)據(jù)正在導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。數(shù)據(jù)中心架構(gòu)出現(xiàn)了一種新的趨勢，以解決這兩種潛在的力量：數(shù)據(jù)中心分解。

為了支持更高效地處理海量數(shù)據(jù)工作負載，分解的數(shù)據(jù)中心以計算、網(wǎng)絡(luò)、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(shù)如何促進這些變化。

對高帶寬和低延遲的不可阻擋的需求

云計算正在將其業(yè)務(wù)范圍擴展到包括芯片設(shè)計在內(nèi)的各個行業(yè)。與此同時，軟件平臺、電子商務(wù)和社交媒體等數(shù)據(jù)密集型領(lǐng)域的公司正在構(gòu)建自己的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心。這些中心內(nèi)有數(shù)千至數(shù)萬臺服務(wù)器，他們努力工作以支持功能和交易，使我們能夠觀看電影，購買雜貨以及從移動設(shè)備上工作。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)帶寬評估報告中的以下評估：

到2025年，預(yù)計將有380億臺設(shè)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(yù)計每個用戶和每個家庭的平均流量將增加200%

基于視頻的數(shù)據(jù)預(yù)計將從 2017 年占數(shù)據(jù)的 75%（每月約 90 EB）增長到今年占數(shù)據(jù)的 82%（每月約 325 EB）。

用于更快數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饣ミB

分解的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)非常適合滿足對高帶寬和低延遲的無限需求。在這種方法中，光互連連接同構(gòu)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，中央智能部門會計算出并僅從計算、網(wǎng)絡(luò)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)。

光學互連通過光傳輸信號。與銅纜相比，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)證明了自己在機架到機架、房間到房間和建筑物到建筑物配置方面的價值。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(luò)基礎(chǔ)設(shè)施以支持400G，800G和1.6T以太網(wǎng)。

隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)速度超過400 Gbps，許多工程師擔心需要多少功率才能將電信號驅(qū)動到光模塊。由集成電氣和光子芯片的單個封裝組成的共封裝光學器件可以提供幫助。主機 SoC 和光學接口之間的電鏈路連接到封裝中的共封裝光學器件，而不是連接到服務(wù)器機架面板上的可插拔模塊，從而使鏈路更短，因此能效更高。

芯片對芯片接口 IP 的作用

當系統(tǒng)采用共封裝光學器件時，光學互連必須支持多芯片模塊 （MCM）。MCM 依靠芯片對芯片控制器和 PHY 進行連接。這些控制器需要在高性能計算、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò) SoC 中提供高效的芯片間連接，理想情況下應(yīng)針對延遲、帶寬、功耗和面積進行優(yōu)化。同時，PHY根據(jù)需要提供不同的格式。

許多設(shè)計人員在銅互連上使用長距離PHY，但這些互連開始達到極限，特別是對于具有數(shù)百個PHY通道的大型SoC。這導(dǎo)致一些工程師使用非常短距離（VSR）PHY來制作可插拔光學模塊。

隨著共封裝光模塊的日益普及，超短距離（XSR）PHY以及展望未來，通用小芯片互連高速（UCIe）PHY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位于同一封裝基板上。

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)的永不滿足的需求，分解的數(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，有助于確保我們可以通過復(fù)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程序，并順利，快速地參與各種其他在線活動。

審核編輯：郭婷