IPEC成功立項(xiàng)OIO研究項(xiàng)目，探索下一代數(shù)據(jù)中心交換芯片技術(shù)演進(jìn)

  互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新前所未有地推動(dòng)了世界的聯(lián)通與發(fā)展，并且進(jìn)一步推進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程，從而徹底地改變了人類的認(rèn)知和生活的方方面面。近十幾年來互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的流量和連接需求一直呈指數(shù)級(jí)增長態(tài)勢，而絕大多數(shù)流量都與數(shù)據(jù)中心密切相關(guān)。無論在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部還是數(shù)據(jù)中心之間，以100Gbit/s為基礎(chǔ)的光互聯(lián)接口已經(jīng)得到了全面的部署，各大企業(yè)正在積極推進(jìn)400G技術(shù)的應(yīng)用部署。與此同時(shí)800G以及1T以上的接口速率在在不斷的向前演進(jìn)，以便滿足數(shù)據(jù)中心對(duì)高帶寬的需求，并且進(jìn)一步有效地降低單比特成本。

  數(shù)據(jù)中心流量的爆炸性增加顯而易見地會(huì)帶來機(jī)房空間和功耗的挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)中心通常安裝大量的服務(wù)器和通信設(shè)備機(jī)柜，并且需要輔助以高安全、高可靠的供電和制冷設(shè)備，因此在全社會(huì)節(jié)能減排的大環(huán)境下，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能和降耗也成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。這推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心的通信互聯(lián)技術(shù)不斷創(chuàng)新，以科技創(chuàng)新和技術(shù)迭代進(jìn)一步降低功耗，同時(shí)通過提升集成度來進(jìn)一步降低建設(shè)與維護(hù)成本。

  近年來數(shù)據(jù)中心交換網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使交換機(jī)芯片容量一騎絕塵，然而在容量達(dá)到了51.2T后，受限于高速信號(hào)的衰減和芯片封裝尺寸，對(duì)信號(hào)完整性提出了更高要求，交換機(jī)芯片容量的持續(xù)增長遇到了瓶頸，通過針對(duì)可插拔方案來提高EIO(Electrical Input & Output)電接口速率或增加通道數(shù)均變得具有挑戰(zhàn)性。

  光電產(chǎn)業(yè)的最新發(fā)展提供了潛力解決這個(gè)棘手的問題，那就是引入新興的OIO技術(shù)。OIO即Optical Input & Output，是通過大帶寬、高密光接口解決交換機(jī)芯片、CPU、GPU等大容量芯片的I/O端口散出的一系列技術(shù)。 具體產(chǎn)品形態(tài)有可能包括OBO(On Board Optics)、NPO(Near Package Optics)、CPO(Co-Package Optics)及未來可能部署的OEIC(Optics Electronic Integrated Circuit)。相對(duì)于當(dāng)前成熟的EIO技術(shù)，OIO有望提供百倍以上的通道密度，每個(gè)通道可以提供百倍以上的帶寬，很可能成為交換芯片向100T、200T乃至更高容量演進(jìn)的必要技術(shù)。

  近期IPEC成功啟動(dòng)了“100T+ OIO研究項(xiàng)目”，并在前沿技術(shù)工作組下開展課題的相關(guān)研究。IPEC(International Photonics & Electronics Committee)全稱是國際光電委員會(huì)，在2020年9月份的深圳光博會(huì)上成立的，初創(chuàng)成員包含中國信息通信研究院、中國電信、美團(tuán)、華為、烽火、索爾思、海信、博創(chuàng)科技、CIG (Cambridge Industries Group)、意華股份、FOC (Fujitsu Optical Components)、華工正源、Yamaichi等13個(gè)成員單位，當(dāng)前正式會(huì)員數(shù)已發(fā)展為24個(gè)。IPEC的目標(biāo)是在光電領(lǐng)域建立一個(gè)集中、開放、透明的標(biāo)準(zhǔn)組織，更好地支持光電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

  針對(duì)數(shù)據(jù)中心互聯(lián)領(lǐng)域里的挑戰(zhàn)，IPEC研究了業(yè)界最前沿的一系列光互聯(lián)技術(shù)，例如OBO、NPO、CPO、OEIC等等，并且認(rèn)為這些技術(shù)都可以成為OIO部署的潛在應(yīng)用方式，然而基于OIO的100T+交換網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)、設(shè)備和光電器件均需要有重大的變化，這就帶來一系列問題和挑戰(zhàn)，比如：配置靈活性、可維護(hù)性、可實(shí)現(xiàn)性、可靠性。因此IPEC前沿技術(shù)工作組立項(xiàng)了OIO項(xiàng)目，將從DCN網(wǎng)絡(luò)、交換設(shè)備、光電合封器件和光引擎等多個(gè)方面，研究100T+ OIO的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備需求、面臨的挑戰(zhàn)和所需的關(guān)鍵技術(shù)。通過該項(xiàng)目的研究，將更加清晰地明確技術(shù)方向，并且增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，支撐后續(xù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定和產(chǎn)品開發(fā)。

  IPEC國際光電委員會(huì)主席李俊杰表示：相比EIO，OIO具有更高密度、更高單通道帶寬的特性，將有助于突破交換芯片IO設(shè)計(jì)瓶頸，然而作為一種顛覆式創(chuàng)新技術(shù)，仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，這需要光電產(chǎn)業(yè)界上下游共同面對(duì)，開放討論，協(xié)同努力。

  IPEC作為光電領(lǐng)域的一個(gè)開放性產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，已開始100T+ OIO這一前沿技術(shù)的研究，未來將聚焦這一領(lǐng)域的諸多問題與挑戰(zhàn)，凝聚產(chǎn)業(yè)力量，以促進(jìn)新一代光電技術(shù)的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

  關(guān)于IPEC

  IPEC (www.ipec-std.org)作為注冊(cè)于瑞士日內(nèi)瓦的國際性標(biāo)準(zhǔn)組織，致力于建立充分開放、透明、公平、公正的光電標(biāo)準(zhǔn)和光電子產(chǎn)業(yè)平臺(tái)，推動(dòng)光電接口標(biāo)準(zhǔn)化，以滿足 5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等市場的應(yīng)用需求。IPEC聚焦于光芯片、光 / 電器件、光模塊和其他相關(guān)領(lǐng)域解決方案的標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)建統(tǒng)一、開放和兼容的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。

  截至2021年10月，IPEC成員單位由最初的13家增加到24家，IPEC 當(dāng)前會(huì)員包括：中國電信、中國信息通信研究院、美團(tuán)、華為、烽火通信、博創(chuàng)科技、CIG (CIG Shanghai Co., Ltd)、意 華 股 份、FOC (Fujitsu Optical Components)、海 信 寬 帶、華工正源、Source Photonics、Yamaichi、AOI、旭創(chuàng)、中興、光安倫、敏芯、光迅、昂納、新華三、長飛、富士康、上海交通大學(xué)等。

  作為一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)組織，IPEC歡迎運(yùn)營商、云服務(wù)公司、設(shè)備商、模塊商、芯片器件商、研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)伙伴加入，共同探討光電領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和未來技術(shù)的發(fā)展趨勢。