אופטיקה – המגמה החדשה

ההתקדמות בתחום האופטיקה חוזה חידושים מבטיחים לטכנולוגיות קיימות ואף מתחילה להיות שיקול פעמים רבות כחלופה לנחושת.

מהירויות אותות גבוהות יותר (25Gb/s ויותר) יוצרות בעיה עבור מהנדסי חומרה הנאלצים להחליט באיזה תווך של חיבור הדדי יש להשתמש ביישום נתון. האם אני יכול או צריך להשתמש בנחושת? או שמא אשתמש בחיבור אופטי. כמו בכל בעיה התשובה לשאלה זו איננה חד-משמעית. אולם הדבר המקל על הבחירה שלהם הוא זיהוי ושימוש בספקים בעלי יכולת לספק את שני פתרונות החיבורים.

ההופעה של מהירויות שידור אותות גבוהות יותר (25G לערוץ או מעל זה), מאזני אותות בעלי הפסד נמוך וזיווד צפוף יותר, מאלצים עתה מהנדסי חומרה ומתכנני חומרה לשקול ברצינות מערכות חיבורים אופטיים כאופציה בתכנוני מערכות חדשות בעלי מהירות גבוהה.

שיקולי הפסד אות קטנים יותר המשולבים עם הפסדי אותות גדלים ולעתים משמעותיים בחומרי כרטיסי ה-PC הופכים עתה לגורמים המגבילים בפתרון חיבורים הדדיים הפועלים ב-25 Gb/s או יותר. דבר זה דורש עתה הכנסת אלקטרוניקה מפצה אותות אל מערך ה-PCB ומכאן, פחות מקום פנוי ב-PCB וצריכת הספק מוגברת. צריכת הספק גבוהה זו מעלה את השיקולים והעלויות של פיזור ההספק/קירור, דבר הנוגד את דרישות מרכזי הנתונים.

אחת השיטות לטפל בסוגיות אלו היא לשקול העברה של מקמ”שים אופטיים (ואת מעבר האותות החשמליים לאופטיים) מקצה כרטיס ה-IO למיקום קרוב יותר ל-CPU. אימוץ גישה זו מקטין את אורך העקבה החשמלית, ממזער את הפסד האות ומעביר את שיקולי פיזור החום/קירור לאזור בו זרימת האוויר ושיקולי ניהול החום כבר יוטבו. בנוסף צריכת ההספק הקטנה יותר לערוץ אשר האופטיקה מספקת, (לעומת טכניקות קיזוז של נחושת), גורמת לצורך נמוך יותר בצריכת הספק לעומת מערכות מבוססות נחושת. יתרונות אלה עשויים להוביל את הגישה של מיקום המקמ”ש האופטי ”סמוך ל-CPU” למספר משמעותי של שרתים ומתגים, כמו גם רכיבי רשת רבים נוספים בעתיד הקרוב ביותר.

FCI השיקה לאחרונה את פתרון ה-On Board Transciver  על הכרטיס ™LEAP, הכוללת את המנוע האופטי בעל 300Gb/s אשר פותח על-ידי צוות הפיתוח של מוצרי אופטיקה ומחקר של Photonics בברלין, גרמניה. ™LEAP הוא מקמ”ש אופטי בעל 12 ערוצים כפולים המסוגל לשדר ולקלוט נתונים ב-25Gb/s לערוץ בגודל של כ-אינטש מרובע אחד ועם צריכת הספק כוללת של פחות מ-5 ואט (Including CDR and equalizers). החיבור החשמלי אל הכרטיס מבוצע דרך שקע (socket) מיוחד, בעל פרופיל נמוך ביותר (1.1 ממ’), ומאוד קומפקטי. המשתמש בסיומת BGA בעלת פטנט יחודי של FCI בצד הכרטיס ובמגע LGA על  המקמ”ש.

“התושבת מותקנת אל הכרטיס תוך שימוש בתהליכי pick-n-place ו- solder reflow. המקמ”ש מורכב על ה-PCB ומותאם לתושבת באמצעות 4 ברגים הממוקמים בפינות המקמ”ש. המערכת השלמה והחיבור מהמקמ”ש אל לוח ה-IO החיצוני מבוצע על-ידי חיבור כבל אופטי בעל 24 סיבים, בעל מערכת נעילה פשוטה ונוחה לשימוש. חיבוריות הכבל נעשית על ידי חיבורים כגון ממשקי MPO/MTP או אופציה חדשה יותר כגון מערכות ה-MXC.

החלפה/שדרוג של המקמ”ש נעשים פשוט על-ידי ניתוק הכבל, הוצאת המקמ”ש תוך שימוש בברגי ההרכבה, הצבת המקמ”ש החדש על השקע, הכנסה מחדש של ברגי ההרכבה וחיבור מחדש של מערך הכבל. זהו יישום פשוט, בעל סיכון נמוך ונוח לשימוש.

כדי ליצור את המנוע האופטי הרובוסטי המשמש במערכת ה-™LEAP, צוות הפיתוח בברלין השתמש ברכיבי האופטו-אלקטרוניקה הטובים מסוגם (ICs driver, מגברי TIA, התקני PIN ו-VCSELs) תוך פיתוח יחודי של יחידת הצימוד האופטי בעלת 24 עדשות ותוך השימוש בפתרונות יחודיים של  המוגנים בפטנט.

התוצאה היא מערכת ה-™LEAP – מערכת ה-IO המבוססת מקמ”ש בעל ההספק נמוך, בעלת המהירות הגבוהה ביותר, צפיפות הנתונים הגבוהה ביותר בשוק והוא הפתרון היחידי המציע 12 ערוצים, של 25G לערוץ ובגודל קטן וקומפקטי במיוחד. הביצועים התרמיים המעולים של ה-™LEAP מובטחים על-ידי שימוש במגוון גופי קירור תוך כדי ניתוב הכבלים בצורה נכונה, במיוחד כאשר יחידות המקמ”ש מסודרות במערך מטריצה על מעגל ה-PCB. הפרופיל הנמוך במיוחד של התושבת מסייע למקסם את יעילות הקירור.

מערכת ה-™LEAP היא דוגמה מייצגת של יכולות קבוצת HSIO ב-FCI לספק פתרונות מערכת מלאים ויחודיים בעלי דרישות למהירות גבוהה ותוך כדי שימוש בניסיון ויכולות החברה בשלמות האות. מגוון מוצרי ה-High Speed הכוללים קונקטורים, Cages, כבלי נחושת  ואופטיקה, מאפשרים לקבוצה לספק פתרון מלא וגמיש בהתאמה לדרישות הלקוח.