مراکز داده هوش مصنوعی در حال تغییر صنعت نوری هستند

در سال 2016، شبکه های آریستا، همراه با رهبران قدرتمند صنعت، مشخصات OSFP (Octal Small Form-Factor Pluggable) و قرارداد چند منبعی را اعلام کردند.

ده سال بعد، پیش‌بینی می‌شود که بیش از 100 میلیون OSFP در سال جاری ارسال شود، که OSFP را به مهم‌ترین عامل شکل ماژول نوری در تمام دوران تبدیل می‌کند.

موفقیت قابل توجه فرم فاکتور OSFP عمدتاً به دلیل ترکیبی از موارد زیر است:

• پنل جلویی با چگالی بالا: پشتیبانی از 32 ماژول OSFP 1600G در هر 1U و

• طراحی حرارتی قوی: از توان 30W+ در هر ماژول هوا خنک پشتیبانی می کند.

این به OSFP اجازه داد تا از هر استاندارد اپتیکی – از DR، FR، LR، SR تا ZR – و همچنین تمام فناوری‌های رابط، از جمله اپتیک‌های تمام وقت، نیمه‌وقت و خطی یا LPO پشتیبانی کند، فناوری که Arista برای به حداقل رساندن مصرف انرژی پیشگام بود.

OSFP به عنوان فاکتور شکل ماژول نوری با بالاترین حجم در آینده قابل پیش بینی به رشد خود ادامه خواهد داد. با این حال، رشد بی‌وقفه در پهنای باند مورد نیاز مراکز داده بزرگ هوش مصنوعی از نظر چگالی پهنای باند، ظرفیت خنک‌کننده و قابلیت اطمینان بیشتر از پوشش طراحی OSFP است.

برای پاسخگویی به نیازهای مراکز داده هوش مصنوعی، ما یک ماژول نوری خنک‌شونده با مایع 12.8 ترابایتی جدید را توسعه داده‌ایم که آن را XPO (اپتیک‌های قابل اتصال فوق‌العاده متراکم) می‌نامیم. چگالی پنل جلویی 4 برابر OSFP، خنک‌کننده مایع یکپارچه که از هر نوع اپتیکی پشتیبانی می‌کند، و کاهش زیادی در میزان خرابی به دلیل ترکیبی از تعداد اجزای کمتر و دمای قطعات پایین‌تر ارائه می‌دهد.

شکل 1: ماژول XPO 12.8 ترابیت بر ثانیه با خنک کننده مایع

فشرده سازی – کوچک کردن ردپای شبکه

تراکم XPO یک تغییر دهنده بازی است. یک ماژول XPO جایگزین 8 ماژول OSFP می شود.

شکل 2: یک ماژول XPO جایگزین 8 ماژول OSFP می شود

شکل 3: یک سوئیچ 204.8T با 16 ماژول XPO در یک رک باز قرار می گیرد.

شکل 4: یک سوئیچ 204.8T با 128 ماژول 1600G-OSFP به چهار کابینت نیاز دارد.

به طور خلاصه، XPO به مشتریان اجازه می دهد تا مراکز داده بزرگ هوش مصنوعی را با یک چهارم رک سوئیچ بسازند. این برای هر دو برنامه‌های کوچک‌تر و کوچک‌تر بسیار مهم است، جایی که بدون XPO تعداد رک‌های سوئیچ سنتی از تعداد رک‌های GPU بیشتر می‌شود.

یک مرکز داده 400 مگاواتی هوش مصنوعی با 1024 پردازنده گرافیکی با 128 واحد پردازش گرافیکی در مجموع 128000 پردازنده گرافیکی را تصور کنید. مقیاس 12.8T و مقیاس پهنای باند 1.6T GPU را فرض کنید. با قفسه های سوئیچ OSFP که تراکم 1.6 Pbps در هر رک دارند، این کار به بیش از 1400 قفسه سوئیچ برای بزرگ شدن و بزرگ شدن پارچه ها نیاز دارد. با XPO می شود نیاز به 75٪ قفسه های کمتر، صرفه جویی در بیش از 1050 قفسه یا 44٪ از فضای کف.

حذف 75 درصد از قفسه های سوئیچ منجر به کاهش شدید هزینه های ساخت و ساز و زیرساخت، از جمله هزینه های توزیع برق، لوله کشی و نصب می شود، در حالی که زمان استقرار را تسریع می بخشد.

خنک کننده مایع بومی

تمام مراکز داده بزرگ هوش مصنوعی با مایع خنک می شوند و سوئیچ هایی که وارد آن مراکز داده می شوند نیز باید خنک شوند. اگرچه صفحات سرد خنک شونده با مایع را می توان به ماژول های OSFP با سطح تخت اضافه کرد، اما این به طور قابل توجهی عملکرد حرارتی را بهبود نمی بخشد.

XPO این چالش را با ادغام یک صفحه سرد مایع در داخل ماژول، با دو کارت پدال 32 کاناله که یک صفحه سرد مشترک دارند، حل می‌کند که می‌تواند هم اپتیک‌های کم مصرف و هم اپتیک‌های پرقدرت مانند 8x1600G-ZR/ZR+ را با حداکثر توان 400 وات خنک کند.

شکل 5: مونتاژ XPO با صفحه سرد مشترک و دو کارت پارویی 32 کاناله

قابلیت اطمینان بالاتر

صفحه سرد یکپارچه دمای اجزا را 20 تا 25 درجه سانتیگراد کمتر از ماژول های OSFP با هوا خنک نگه می دارد. علاوه بر این، دمای جریان سیال تنها به تدریج تغییر می کند، که به طور قابل توجهی تنش حرارتی را کاهش می دهد. هر دوی این عوامل به طور قابل توجهی فرکانس خرابی قطعات را در مقایسه با ماژول های OSFP سنتی خنک کننده با هوا کاهش می دهند.

ماژول های XPO نیز دارای اجزای بسیار کمتری نسبت به تعداد معادل ماژول های OSFP هستند. هر کارت پدال 32 کانالی تنها یک میکروکنترلر و یک مجموعه مبدل ولتاژ دارد که در مقایسه با 4 OSFP، 75 درصد کاهش در کل اجزا دارد. کاهش تعداد مولفه ها قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد زیرا قابل اطمینان ترین قطعات آنهایی هستند که وجود ندارند.

XPO همچنین قابلیت اطمینان کلی سیستم سیستم سوئیچینگ را با انتقال ولتاژ تبدیل از مادربرد به ماژول XPO بهبود می‌بخشد که تعداد اجزای مورد نیاز روی مادربرد را بسیار کاهش می‌دهد.

تطبیق پذیری

یکی از مزیت‌های کلیدی XPO این است که با وجود اندازه جمع و جور آن، فضای PCB موجود در کارت پدل تقریباً با هشت ماژول OSFP یکسان است. این به ماژول های XPO اجازه می دهد تا از سیلیکون و اجزای فوتونیک موجود بدون توسعه سیلیکون جدید استفاده کنند.

فضای کارت بزرگ به این معنی است که XPO می تواند از هر راه حل نوری که امروزه وجود دارد یا در حال توسعه است، پشتیبانی کند، از جمله 1600G-DR، FR، LR، SR، ZR، ZR+، Coherent-Lite، RF-Microwave، و همچنین طرح های فوتونیکی 16 و 32 کاناله نسل بعدی.

بهره وری انرژی

دستیابی به بالاترین بازده انرژی اپتیک برای مراکز داده هوش مصنوعی بسیار مهم است. XPO به دو صورت از کم مصرف ترین طرح های نوری پشتیبانی می کند. اول، یک کانال الکتریکی تمیز برای تراشه سوئیچ فراهم می کند که از یک رابط خطی کم مصرف پشتیبانی می کند. دوم، از فن‌آوری‌های فوتونیک با کارآمدترین انرژی، و همچنین فناوری‌های دیگری مانند مایکروویوهای RF که حتی قدرت کمتری دارند، پشتیبانی می‌کند.

یک اکوسیستم زنده

Arista توسط 45 بنیانگذار در شکل گیری XPO MSA، از جمله تامین کنندگان پیشرو جهانی ماژول های نوری، همراه شده است. ما از پشتیبانی مشتاقانه ای که از همه ماژول های XPO و شرکای فناوری دریافت کرده ایم بسیار قدردانی می کنیم. برای اطلاعات بیشتر در مورد XPO MSA، لطفاً مراجعه کنید www.xpomsa.com

خلاصه

در پایان، XPO پنج نوآوری اصلی را معرفی می کند:

1. افزایش چهار برابری تراکم پنل جلویی باعث کاهش چهار برابری رک های سوئیچ شبکه می شود و طراحی مراکز داده بسیار متراکم تر و مقرون به صرفه تر را ممکن می سازد.

2. پشتیبانی از تمام استانداردها و فناوری‌های نوری موجود و آینده، از جمله فناوری‌های جدید در دست توسعه، مانند coherent-lite، slow&wide و RF-microwave.

3. یک صفحه سرد یکپارچه که به طور موثری هر دو اپتیک خطی کم مصرف و اپتیک ZR+ پرقدرت را تا 400 وات در هر ماژول خنک می کند.

4. به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان به دلیل دمای پایین تر اجزا، حداقل تغییرات دما که تنش حرارتی را کاهش می دهد و اجزای کمتر بهبود یافته است.

5. راندمان برق برتر با کانال خط تمیز، توانایی پشتیبانی از فناوری‌های فوتونی با کمترین توان و منبع تغذیه کارآمد 50 VDC.

برآوردن نیازهای پهنای باند بسیار زیاد برای پارچه‌های مقیاس‌پذیر، بزرگ‌شده و مقیاس‌پذیر هوش مصنوعی کار آسانی نیست. فرم فاکتور جدید XPO برای پاسخگویی به نیازهای بزرگترین مراکز داده هوش مصنوعی از نظر چگالی، خنک کننده طبیعی مایع و قابلیت اطمینان طراحی شده است، در حالی که مزایای ساخت، پیکربندی و قابلیت سرویس ماژول های گنجاندن نوری را حفظ می کند.

مراجع

بیانیه مطبوعاتی

کاغذ سفید XPO

وب سایت XPO MSA (XPO MSA)، لطفاً بازدید کنید www.xpomsa.com

غرفه شماره 1571 در OFC

یک ویدیو را شروع کنید

وبینار