August 4, 2016In letzter Zeit wird in der Rechenzentrumsbranche viel über Silizium-Photonik geredet. Was hat es damit auf sich? Das immer größer werdende digitale Universum wird durch Cloud Computing, mobile Daten, Videostreaming und das Internet der Dinge (IoT) vorangetrieben. Heute wird geschätzt, dass bis Ende 2016 mehr als 6 Zettabytes (d. h. das Äquivalent von etwa 250 Milliarden DVDs) an Daten durch die Rechenzentren geschoben werden, und diese Zahl wird sich bis 2020 voraussichtlich verdoppeln. Darüber hinaus verdoppelt sich die Netzwerkbandbreite alle zwei bis drei Jahre, was bedeutet, dass sich die Anzahl der Verbindungen und die Datenkapazität jeder Verbindung verdoppelt - 10G wird zu 25G, und 40G-Ports entwickeln sich zu 100G-Ports. Die Übertragung all dieser Daten innerhalb von Rechenzentren (zwischen Servern, Switches und Speichergeräten) erfordert eine weit verbreitete Einführung der optischen Kommunikation, um mit dem Wachstum der Speicher- und Rechenanforderungen Schritt halten zu können. Die Verwendung von Kupferdrähten und Glasfasertechnologie zur Übertragung digitaler Informationen wird mit dem Mooreschen Gesetz nicht Schritt halten können. Seit langem arbeitet die Photonikindustrie an hybriden Siliziumtechnologien wie Indiumphosphid und Siliziumgermanium. Heute ist man in der Lage, in traditionellen CMOS-Fabriken erfolgreich Photonik-ICs und optische Komponenten ohne spezielle Verarbeitungsschritte und zusätzliche Kosten herzustellen. Die Lasertechnologie hat auch verschiedene Fasertechnologien (SMF und MMF) entwickelt, die mehrere Wellenlängen mit 1550 und 1310 Modi unterstützen. Für Rechenzentren bedeutete dies einen Impuls für glasfaserbasierte Verbindungen mit größerer Reichweite, um die Beschränkung von Kupfer auf 100 Meter zu überwinden. Die optischen Verbindungen haben eine Reichweite von bis zu 2 km innerhalb von Rechenzentren und bis zu 80 km außerhalb von Rechenzentren. Schließlich prognostizieren Technologieanalysten ein enormes Wachstum für SiPh-basierte Module, Laser und Glasfasereinsätze, wobei zwei große Märkte die Dynamik vorantreiben: Datacom und Telekommunikation, die neue Märkte in den Bereichen Data Center Interconnect (DCI), Metro Area, Content Delivery Network (CDN) und Basestation Front haul schaffen. Dank des rasanten Wachstums des Datenverkehrs in den Cloud-Rechenzentren und des Übergangs zu 400G im optischen Transportnetz behaupten die Giganten der Cloud-Rechenzentren, dass sie bis zum nächsten Jahr drei Viertel der Glasfaser in der ganzen Welt verbrauchen werden. Das bedeutet, dass SiPh-basierte 100G-Ports ab 2017 auf mehrere Millionen pro Jahr ansteigen werden. Darüber hinaus ist die Anzahl der eingesetzten Server auf mehr als 12 Millionen pro Jahr angestiegen, und die Konnektivität von Rack zu Rack, Rack zu Switches und Switch zu Switch wandelt sich zu einer glasfaserbasierten Konnektivität, um die Netzwerkbandbreite für leistungshungrige Rechenzentren mit niedrigeren Gesamtbetriebskosten (TCO) bereitzustellen. Dies stimmt mich sehr optimistisch in Bezug auf On-Board-Optik, PSM4-, QSFP56- und CFP4-Module und -Formfaktoren.kets, die die Dynamik vorantreiben; Datacom und Telekommunikation, die neue Märkte für Data Center Interconnect (DCI), Metro Area, Content Delivery Network (CDN) und Basestation Front haul Märkte schaffen. Fortschritte in der SiPh-Technologie sind für die Geschwindigkeit von Rechenzentren unerlässlich. Ein kürzlich von Cisco veröffentlichtes VNI-Update schätzt, dass der Verkehr zwischen DCI und DCI 1/7 des Verkehrs innerhalb des Rechenzentrums entspricht. Das bedeutet, dass DCI-zu-DCI- und Metro-Links in naher Zukunft nach der Bandbreite und dichten Konnektivität von 100G-Links schreien werden. Aus all diesen offensichtlichen Gründen sind SiPh-Chips die richtige Wahl, um die Kosten und den Stromverbrauch zu senken und gleichzeitig die Bandbreite und Kapazität zu verbessern. Es ist bemerkenswert, dass Metro- und CDN-Netze zu den wichtigsten Wegbereitern für die Weiterentwicklung der Silizium-Photonik-Technologie werden. Quelle: Cisco Global Cloud Index: 2014-2019 Anbieter von Inhalten, Netzbetreiber und Content-Delivery-Netzwerke verzeichnen ein enormes Wachstum, das durch Video-Streaming und allgemeine Breitbandzugangs- und Backhaul-Netzwerke angeheizt wird. Dieser unersättliche Bandbreitenbedarf veranlasst Videostreaming-Netzwerke, auf Multi-100G-basierte SiPh-Lösungen umzusteigen. Vor allem im Langstreckenbereich werden Transportnetze den Bedarf an Multi-100G-Leitungsraten, 400G und bis zu 1,2Tera-Bit-Transpondern und Muxponder-Leitungskarten sehen. Einige optische Unternehmen haben damit begonnen, 200G-basierte Lösungen in diesem Bereich zu demonstrieren, was eine große Chance für Anbieter von optischen Komponenten, Modulherstellern und Herstellern von Silizium-Photonik-Chips darstellt. Die Wachstumsleiter für die Silizium-Photonik kommt von der neuen 5. Generation, der 5G-Technologie für Mobilfunksysteme. Die eigentliche Frage ist: Warum ist 5G der Wendepunkt für die Silizium-Photonik? Experten für drahtlose Infrastrukturen behaupten, dass 5G eine Allheilmitteltechnologie ist und im Vergleich zur LTE-Technologie eine Bandbreite von 10G/s, eine 1000-fache Kapazität und eine Latenzzeit von ~1ms bieten wird. Führende Infrastrukturanbieter wie Ericsson, Nokia und Huawei suchen intensiv nach neuen Architekturen, um den 5G-Traum mit den Bandbreitenanforderungen und den niedrigsten Gesamtbetriebskosten zu erfüllen. Einige der wichtigsten Trends sind großflächige Gruppenantennen und mm-Wellen-Kommunikation mit vielen abgesetzten Funkköpfen (RRH), die im Feld eingesetzt werden (wieder kleine Zellen!). Im Front-Haul sind alle diese Remote Radio Heads mit einem zentralisierten Funkzugangsnetz (CRAN) verbunden, das als Super-Basisstation bezeichnet wird (sollte ich virtualisiert sagen?). Da diese Basisstationen über eine Entfernung von mehreren Kilometern voneinander isoliert sind, benötigen sie ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk mit zuverlässiger Konnektivität. Hier kommt der Bedarf an OTN-basierter Silicon-Photonics-Konnektivität ins Spiel. Wenn der Einsatz von 5G-Basisstationen anläuft, wird das Wachstum der Infrastruktur explodieren, und allein China wird Millionen von Ports und Volumina mit Silicon Photonics haben. In der Realität sind 5G-Implementierungen jedoch noch etwas weit entfernt, d. h. sie werden wahrscheinlich nicht vor 2018 und darüber hinaus (wahrscheinlicher ist 2020+) beginnen. Aber 5G-Front-Haul-Architekturen werden die Nachfrage nach verschiedenen Silizium-Photonik-Modulen und -Chipsätzen deutlich ankurbeln. Das fortschreitende Wachstum der hypervernetzten Welt treibt die Photonik an einen Wendepunkt. Jetzt geht es nicht mehr um das Ob, sondern um das Wann? Beginnend mit Cloud-Rechenzentren, DCI-zu-DCI, Metro- und Langstreckentransportnetzen und 5G-Basisstationen werden die Dynamik und die Nachfrage nach Silizium-Photonik-basierten Lösungen und Bereitstellungsanschlüssen vorangetrieben. Mit Blick auf 2017 sollten wir einen Wendepunkt für OEMs von Rechenzentren und Telekommunikationsbetreibern sehen. Letztendlich wird die gesamte Nachfrage nach Hochgeschwindigkeitsdaten mit hoher Bandbreite in Telekommunikations- und Rechenzentren das Wachstum des Ökosystems und der Silizium-Photonik-Technologien vorantreiben. Wenn Sie mehr über Hypercloud-Rechenzentrumslösungen mit bahnbrechenden Halbleitertechnologien erfahren möchten, laden Sie diese aktuelle Präsentation herunter oder kontaktieren Sie Ihren GLOBALFOUNDRIES-Vertriebsmitarbeiter.
