die Entwicklung der Datenkommunikation vorantreiben

Coherent eine führende Position im Bereich derCoherent . Aus unserer Sicht ist KI nichts Neues, da die optischen Verbindungslösungen dieselben sind wie die in Mainstream-Netzwerken verwendeten. In letzter Zeit rückt das Cloud-Computing zunehmend in den Fokus, da in hyperskalierten Rechenzentren groß angelegte Machine-Learning-Netzwerke zum Einsatz kommen und der Trend zu KI-gesteuerten Verbraucheranwendungen die weitere Expansion des Cloud-Computing vorantreiben wird. 

Tatsächlich vertreiben wir schon seit den Anfängen der KI/ML-Implementierung in der Cloud Transceiver (und Komponenten) für KI/ML. Da die optischen Kommunikationsstandards für KI/ML eng mit den Ethernet-Standards verbunden sind, kann man sagen, dass unsere einschlägige Erfahrung weit zurückreicht – tatsächlich auf mehr als 35 Jahre.

Allerdings bestehen neue Anforderungen hinsichtlich der Steigerung der Geschwindigkeit, der Erhöhung der Kapazität der Kommunikation innerhalb von Rechenzentren sowie der Verringerung der Latenzzeiten, um die Entwicklung des Cloud-Computing zu unterstützen. Die Abfragen zwischen all diesen Maschinen müssen schnell und nahtlos miteinander verbunden sein. Konkret bedeutet das rasante Wachstum im Bereich KI/ML, dass der Anteil dedizierter KI/ML-Server in der Infrastruktur von Hyperscale-Rechenzentren rapide zunimmt. Diese Server sind über Glasfaser-Transceiver mit dem restlichen Netzwerk verbunden.

Unsere vertikale Integration ermöglicht schnellere Lösungen

Die derzeit fortschrittlichste Technologie für steckbare Transceiver ist 800G, doch 1,6T-Transceiver stehen kurz vor der Markteinführung. Wie auch in Rechenzentren ist die Minimierung der Kosten oberste Priorität. Bei den Leistungsdemonstrationen für Transceiver auf der OFC und der ECOC 2023 können Sie Beispiele dafür sehen, wie wir diese Geschwindigkeits- und Kostenziele durch vertikale Integration erreichen. 

Die erste Generation der 800G-Technologie basiert auf Transceivern mit 8x100G-Lichtkanälen. Unsere Produktdemonstration, die 200G-Lichtkanäle präsentierte, zog zahlreiche Besucher an; besonders hervorzuheben ist,dass wir diese Laser in unseren 800G-Transceiver im OSFP-Gehäuse integriert haben. Die 8 x 100G-PAM4-elektrischen Schnittstellen werden in vier CWDM-Wellenlängen umgewandelt, wobei jede Wellenlänge nach dem 200G-PAM4-Standard arbeitet. Die zweite Generation ist energieeffizienter und kostengünstiger als der bisherige Ansatz mit 8x100G-Lichtkanälen – beides wichtige Anforderungen für diese Verbindungen.Darüber hinauspräsentieren wirdiese Geräte in einem Format, das veranschaulicht, wie 200G PAM4 zukünftige 1,6-T-Transceiver unterstützt und deren Übertragungsreichweite auf bis zu 10 kmerweitert .

Die Erhöhung der Geschwindigkeit auf 200G brachte zahlreiche große technische Herausforderungen mit sich, wie beispielsweise die Vermeidung eines zu hohen Stromverbrauchs sowie die Gewährleistung eines geringen Rauschpegels und einer geringen Übersprechung.Dank unserer vertikalen Integrationkonntenwirdie Übertragungsgeschwindigkeit von 200G jedoch relativ schnell erreichen. Wir entwickeln und fertigen alle aktiven und passiven Komponenten intern: darunterLaser,optische Komponenten, Wärmemanagementlösungen und vieles mehr. Wie bei der ersten Generation der 800G-Produkte ist unser Ansatz bei der Entwicklung dieser neuen Transceiver weiterhin technologieunabhängig, sodass wir sie jederzeit an spezifische Formfaktoranforderungen anpassen können, was Zeit und Kosten spart.  

Schnellere Lösungen ermöglichen höhere Datenraten

Für Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsanwendungen mit Datenraten von 100 Gbit/s und mehr kommen hauptsächlich zwei Arten von Lasern zum Einsatz: 

• Vertikal emittierender Oberflächenlaser (VCSEL) für kurze Entfernungen 
• Verteilte Rückkopplungslaser (DFB) und Modulatoren werden in photonische integrierte Schaltungen (PIC) integriert und für große Entfernungen eingesetzt. 

Laser mit integrierten elektrisch-absorbierenden Modulatoren (EML) finden in modernen Transceivern breite Anwendung. Andererseits bieten Laser mit integrierten Mach-Zehnder-Modulatoren (DFB-MZ) Vorteile in Anwendungen, in denen Linearität und Chirp-Steuerung erforderlich sind, beispielsweise bei Verbindungslängen von mehr als 2 km sowie bei Anwendungen mit linearen steckbaren optischen Komponenten (LPO).

Coherent 100G-EMLs Coherent für die derzeit eingesetzten 400G- (4x100G) und 800G- (8x100G) Transceiver. Für die aufkommenden 800G- (4x200G) und 1,6T- (8x200G) Anwendungen bieten wir 200G-EML- und DFB-MZ-Technologie an. Diese Faktoren ermöglichen ein für jede Anwendung optimiertes Moduldesign hinsichtlich Leistung und Kosten. 

Beide PIC-Serien vereinen das umfassende Wissen und die Erfahrung, die wir im Laufe unserer langjährigen Geschichte bei der Herstellung komplexer PICs (IQ-Modulatoren und abstimmbare Laser) gesammelt haben.Darüber hinaus ist die Signalintegrität in Anwendungen mit 200 Gbit/s pro Kanal von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei Transceivern mit einer großen Anzahl dicht gepackter Sende- und Empfangskanäle. Alle unsere Datenkommunikations-Chip-Serien verfügen über integrierte HF-Abschlussschaltungen, die eine hervorragende Signalintegrität gewährleisten und das Crosstalk minimieren. Dies vereinfacht zudem das Moduldesign, senkt die Kosten und bietet eine hervorragende Signalleistung.

Immer einen Schritt voraus – Chancen für LPO

Wie bereits erwähnt, sind KI-/ML-Server über optische Verbindungen mit der Außenwelt vernetzt. Diese optischen Verbindungen müssen nicht nur Anforderungen an hohe Geschwindigkeit und Modularität erfüllen, sondern auch kostengünstig sein und einen geringen Stromverbrauch aufweisen. Als relativ neue Alternative zu herkömmlichen Transceivern hat sich eine Lösung herauskristallisiert, die großes Interesse geweckt hat. Bei LPO wurde der DSP aus dem Transceiver entfernt, wodurch niedrige Kosten, geringer Stromverbrauch und geringe Latenzzeiten erreicht werden.Der DSP ist zusammen mit dem Switch-ASIC in einem Gehäuse untergebracht; diese Anordnung wird über einfache elektrische Leitungen mit der Platine verbunden. Dies unterscheidet sich von einer anderen Art von optischen Bauteilen mit gemeinsamer Verpackung, bei der ASIC, DSP und optische Engine vollständig im Switch-Gehäuse integriert sind.

Derzeit ist noch unklar, inwieweit LPO mit KI/ML kombiniert werden wird. Obwohl sich LPO noch in einem frühen Stadium befindet, kommen bereits Switches mit erweiterten DSP-Funktionen auf den Markt, die die aus den Transceivern entfernten DSP-Funktionen ersetzen können. 

Als führendes innovatives Unternehmenim Bereich der Transceiverentwickelt unser Forschungs- und Entwicklungsteam derzeit vielversprechende Lösungen, um den künftigen Marktbedarf an LPO-Lichtmodulen zu decken. Als vertikal integrierter Anbieter sind wir in der Lage, alle Ebenen der LPO-Wertschöpfungskette mit einer Reihe bestehender Technologien und Produkte zu unterstützen. Dazu gehören unserevertikalen Oberflächenemitter-Laser (VCSEL); in den letzten Jahren haben wir bereitsHunderte von Milliarden solcherEmitter ausgeliefert. Zu den weiteren Schlüsselprodukten zählenunsere Laserdioden-Treiberschaltungen undTransimpedanzverstärker (TIA). Ein weiteres Beispiel sindLaserdioden undLaserdioden-Arrays, die nicht nur die Grundlage jeder optischen Kommunikation bilden, sondern auch die Realisierungvon Lidar,AR/VR und In-Cabin-Perceptionunterstützen.

Coherent : Unterstützung für KI – gestern, heute und morgen

Seit ihren Anfängen zeichnet sich die Datenkommunikation durch ein ständiges Streben nach höheren Geschwindigkeiten aus. In jüngster Zeit hat jedoch der rasante Anstieg der Nachfrage nach KI und maschinellem Lernen den Bedarf an noch schnelleren Datenkommunikationslösungen erhöht. Angesichts der zunehmenden Verbreitung von KI werden wir dank unserer einzigartigen vertikalen Integration in Verbindung mit unserem umfassenden technischen Know-how auch weiterhin wichtige Lösungen für alle Ebenen der Wertschöpfungskette der Datenkommunikation anbieten.

Lesen Siedie Einschätzung von Dr. Julie Sheridan Eng, Coherent ,zur Rolle Coherent Bereich der künstlichen Intelligenz

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