È possibile allentare gli standard di affidabilità per i moduli/dispositivi ottici dei data center?
Dec 11, 2025|
◆Requisiti di consumo energetico del modulo ottico del data center
Differenze negli ambienti di lavoro dei moduli ottici nelle telecomunicazioni e nei data center
Ci sono tre differenze principali:
Diverse temperature di esercizio
Le applicazioni di telecomunicazione subiscono variazioni di temperatura giornaliere dovute alle differenze di temperatura diurna, nonché variazioni di temperatura stagionali dovute al cambiamento delle stagioni. I moduli ottici devono adattarsi a queste variazioni. Le applicazioni di livello-telecomunicazioni sono suddivise in ambienti interni ed esterni. Gli ambienti interni sono 0~70 gradi, comunemente noti come grado commerciale; gli ambienti esterni generalmente richiedono -40~85 gradi, comunemente noti come grado industriale.
I data center sono diversi; loromoduli otticidevono solo sottoporsi a un ciclo di temperatura di 10 gradi, che è estremamente stabile.
Possiamo ridurre i requisiti per i test di affidabilità sulla durata di vita ad alta-temperatura e-umidità elevata che richiediamo ogni giorno nei data center?
Diversi cicli di vita del prodotto
Si prevede che le applicazioni di livello- delle telecomunicazioni, una volta implementate, dureranno decenni; i cicli di vita tipici dell'affidabilità sono progettati e valutati sulla base di 20 anni.
Le applicazioni del data center vengono generalmente sostituite ogni due o tre anni.
Ok, allora io faccio qualcosa che non si romperà per 50 anni, ma tu lo usi per due anni e poi lo butti via? Possiamo abbassare un po’ i requisiti di durata della vita?
Diversi progetti di ridondanza
Le applicazioni di telecomunicazione hanno progetti di ridondanza di linea, ma la ridondanza non è elevata. La commutazione della comunicazione di backup viene utilizzata su linee critiche. Tuttavia, sentiamo spesso notizie di decine di migliaia di utenti colpiti dal guasto di un singolo dispositivo principale, con conseguenze sulle loro telefonate e sull'accesso a Internet. In breve, l’incapacità dei moduli ottici di funzionare è un problema critico. I data center hanno una ridondanza molto più ampia, soprattutto perché oltre il 90% dei server sono server cloud. Pertanto, gli utenti sono quasi inconsapevoli di eventuali guasti al modulo ottico. Per i fornitori, anche se alcuni moduli ottici si guastano casualmente, possono semplicemente essere sostituiti.
Quindi, è possibile allentare i requisiti di affidabilità per i moduli ottici? Dal punto di vista applicativo, allentare i requisiti di affidabilità ha un impatto minimo sui clienti. La domanda successiva è: cosa dovrebbe essere rilassato? Come dovrebbe essere rilassato? E perché dovrebbe essere rilassato?
Principali componenti guasti e cause di guasto nei moduli ottici
Facebook ha pubblicato le statistiche sugli errori per aModulo ottico 100G, dimostrando che il 97% dei guasti era correlato al laser-e la maggior parte si verificava entro tre mesi dal funzionamento iniziale del laser. Se la maggior parte dei fallimenti si verifica entro tre mesi, la definizione di fallimento precoce dovrebbe essere modificata? Tra i laser guasti, il tasso di guasto dei DFB (lampadine digitali) è significativamente superiore a quello degli EML (laminati elettromagnetici) (diverse centinaia di volte maggiori). Ciò solleva la questione se il Dr. Zeng di Facebook creda che i DFB in modalità di modulazione diretta siano più soggetti a guasti rispetto ai DFB che emettono luce continuamente (proprio come un filo fisso può durare a lungo, ma piegamenti ripetuti lo romperanno facilmente).
Pertanto, per i laser, che sono i principali obiettivi di guasto, i test di affidabilità dovrebbero essere aumentati a livello di wafer laser? Se è correlato alla modalità di modulazione, i test di durata-a lungo termine dovrebbero includere la verifica in modalità di modulazione?
Rilassare i requisiti di affidabilità
Se i requisiti di affidabilità dovessero essere allentati, in particolare, dovremmo ridurre il numero di elementi di prova, abbassare le condizioni di prova, abbreviare il tempo di prova o ridurre il numero di campioni di prova?
Ridurre il numero di elementi di prova?
In effetti, non ci sono molti elementi di test di affidabilità. Anche se uno o due vengono rimossi, non rappresentano il test di durata ad alta temperatura e umidità elevata a cui tengono i produttori di dispositivi di moduli ottici. Piuttosto, sono alcuni elementi meno importanti. Ridurre il numero di elementi del test è significativo, ma non molto significativo.
Ridurre le condizioni di test?
Questo è possibile, ma per ridurlo è necessaria l'analisi dei dati per trovare le condizioni di test appropriate.
Comprimere il tempo di test?
Che ne dici di 500 ore, non 5000 ore, non 2000 ore, non 1000 ore, ma solo 500 ore? In questo modo, i test di affidabilità non causeranno un lungo ciclo di lancio del prodotto.
Intel ha dato una risposta interessante: basandosi sul fattore di accelerazione del GR468, una durata di 10 anni può essere testata in 6 settimane, utilizzando un fattore di accelerazione di 100x.
Quindi, se aumentiamo la temperatura del test di affidabilità a 130 gradi, il fattore di accelerazione diventa 1000x e una durata di vita di 17 anni può essere testata in una settimana.
Questo sembra comprimere ancora di più il tempo, vero?
Potremmo ridurre i tempi di test sulla durata prolungata aumentando la dimensione del campione, ad esempio 500 campioni per 500 ore di temperatura e umidità elevate?
Ridurre la dimensione del campione per i test di affidabilità?
Broadcom effettua un'analisi statistica della deviazione nella previsione della durata della vita causata da diverse dimensioni del campione. La conclusione è che "non importa quale tecnologia venga utilizzata, non ci si può aspettare di ridurre il numero di campioni per raggiungere l'obiettivo di ridurre i requisiti di affidabilità", perché una piccola dimensione del campione introduce di per sé una distorsione.
Se i requisiti di affidabilità devono essere allentati, come dovrebbe essere definito lo standard?
20 anni fa, GR468 era un punto di riferimento nel settore della comunicazione ottica. In realtà, già nel 2004 esisteva uno standard di affidabilità chiamato GR3013 per cicli di vita brevi.
Tuttavia, questo nuovo standard con requisiti di affidabilità rilassati è poco conosciuto, almeno ne ho sentito parlare.
Questo pomeriggio, i principali produttori utilizzavano ancora il GR468 per le analisi.
Quindi, lo standard di affidabilità rilassato dovrebbe essere una serie di standard completamente nuova? Ciò comporta il rischio di qualcosa di simile al GR3013: l’industria impiega molto tempo a sviluppare standard, che poi rimangono sconosciuti…
Opzione due: modificare GR3013 e implementarlo, quindi promuoverlo.
Opzione tre: sviluppare una versione più flessibile di CR468 adatta ai data center.
Si tratta di un problema molto specifico nella catena industriale-come implementarlo?
La domanda fondamentale è: "Se gli standard di affidabilità vengono allentati, i costi saranno ridotti?"
Cosa guadagnano gli operatori dei data center allentando i requisiti di affidabilità? Il basso costo è il loro obiettivo principale. I laser hanno il più alto tasso di fallimento. Tuttavia, produttori come Sumitomo e Broadcom, che producono laser, hanno utilizzato testi, formule e diagrammi per trasmettere il messaggio che allentare i requisiti di affidabilità non riduce i costi. In effetti, i costi aumentano se viene modificato il processo di verifica dell’affidabilità dei wafer laser.
Per i laser, l'affidabilità si basa sul continuo miglioramento tecnologico. L’allentamento dei requisiti di affidabilità non è un modo per ridurre i costi. Come afferma una frase nella presentazione di Broadcom: "Pensa ad altri modi per ridurre i costi..."