Microsoft comea a testar switches pticos em centrais de dados

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 18/10/2021

Chaveamento por luz

A Microsoft est bancando os primeiros testes de um componente fotnico que vem sendo desenvolvido h alguns anos por pesquisadores da Escola Politcnica Federal de Lausanne, na Sua.

A expectativa que esse “chip de luz” aumente a velocidade e diminua o consumo de energia nas centrais de dados (datacenters) de todo o mundo.

Os servios de todos os provedores de nuvem em hiperescala, como a Microsoft, so alimentados por enormes fazendas com centenas de milhares de servidores, cujo desempenho depende muito da qualidade da rede que os interliga. Essas redes incluem vrias camadas de switches e roteadores, interconectados por meio de fibras pticas.

O problema que as fibras pticas transmitem luz, mas os servidores so eletrnicos, de forma que esses sistemas dependem de converses de eltrica para ptica continuamente, aumentando o custo de energia e diminuindo a velocidade de transmisso dos dados. Para piorar as coisas, as taxas de dados crescentes, para aplicativos como inteligncia artificial e anlise de dados, por exemplo, esto coincidindo com a desacelerao da lei de Moore, o que torna extremamente difcil ampliar as arquiteturas de rede atuais com eficincia.

A primeira aposta para resolver esse gargalo, j implantada, se baseou nos chamados switches pticos, que interligam os servidores usando diferentes cores de luz, levando a uma arquitetura de rede mais plana e limitando a necessidade de interruptores eltricos e transceptores pticos. O problema que o direcionamento da luz nesses equipamentos atuais feito por prismas de vidro que precisam se movimentar mecanicamente, o que os torna muito lentos e sem capacidade de atender picos de demandas.

Micropentes de frequncia

A sada desenvolvida pela equipe do professor Tobias Kippenberg usa componentes pticos totalmente integrados em um chip – sem partes mveis.

Pequenos componentes de estado slido, chamados pentes de frequncia, geram mltiplas cores de luz, fornecendo portadoras coerentes. Amplificadores pticos e grades de guia de ondas, tambm feitos com materiais semicondutores e imveis, realizam a comutao e separam ou combinam as diferentes cores de luz, respectivamente.

Os amplificadores pticos, que foram fabricados com o semicondutor fosfeto de ndio em fundies comerciais de chips, fazem a comutao entre diferentes cores de luz em escalas de tempo abaixo dos nanossegundos, uma velocidade suficiente para atender aos requisitos de desempenho dos datacenters modernos e futuros.

Uma demonstrao de prova de conceito comprovou a capacidade de transmisso de dados com comutao pacote a pacote usando os chips fotnicos. Mais do que isso, a equipe desenvolveu uma arquitetura nica que emprega um sistema de pente central para melhorar a eficincia energtica e reduzir a complexidade.

“Os micropentes de slitons [pulsos individuais de luz que nunca mudam de forma] tm sido usados em muitas aplicaes importantes em nvel de sistema, como LiDAR, transmisso de dados de longa distncia e tomografia de coerncia ptica desde sua descoberta em 2014,” disse Kippenberg. “O potencial uso de micropentes em datacenters para atender aos requisitos de largura de banda futuros e reduzir o consumo de energia consolida ainda mais a importncia desta plataforma para aplicaes cientficas e tecnolgicas.”

E o trabalho da equipe de Kippenberg j est bem mais avanado em escala de laboratrio, com um processador fotnico que faz inteligncia artificial na velocidade da luz, alm do uso da mesma tecnologia para criar uma rgua de luz para fazer medies do espao e do tempo.

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