グーグル：光スイッチを採用！
Google : adoptez l’interrupteur d’éclairage !
Google: Lichtschalter adoptieren!
Google: adopt light switch!
谷歌：採用電燈開關！
ー「光スイッチ」でデータ処理高速化・消費電力削減ー
データセンター
サーバー間接続データセンター内の各種サーバーを「光スイッチ」で接続する。
ネットワークスイッチに、スイッチ用ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）を搭載した。
ＡＳＩＣの処理能力：
ーデータ量の増加に拍車がかかるー
ＡＳＩＣの処理能力は、ムーアの法則を上回る速さで向上している。
「ＡＩ学習に特化したサーバーの導入」もあり、データ処理量増加に拍車がかかる。
データ処理の高速化、消費電力の増加抑制で、光スイッチが有望視されている。
ーＧｏｏｇｌｅが光スイッチを採用ー
２０２２年８月、
大規模DCを運用するＧｏｏｇｌｅは、電気スイッチを光スイッチで一部データセンターを運用した。
「従来比で５倍の高速で動作させながら、消費電力の４割削減」を達成した。
ー光スイッチにはさまざまな種類ー
光スイッチにはさまざまな種類がある。
ＭＥＭＳミラー方式：
Ｇｏｏｇｌｅが使用しているのは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラー方式だ。
半導体チップ上のミラーに高電圧を加えて、機械的に光経路を切り替え。
ＭＥＭＳミラー方式の難点：
この光スイッチは、「１００個以上の光経路を、低い光損失で取り扱うこと」ができる。
しかし、「切り替え時間に１０ミリ秒程度を要する」のだ。
機械的動作なので、長期間の信頼性や大量生産に課題がある。
日本・産業技術総合研究所（産総研）：
ーこの課題の解決する高速光スイッチー
「シリコンで作製した光集積回路」により、
「僅か、μ秒で切り替え動作する、高速光スイッチ」を開発中。
高速光スイッチの特徴：
高速光スイッチは、「光回路上に集積したマイクロヒーターで光経路を切り替える」方式。
機械的に動作する部分がなく、長期にわたって信頼性が高い。
また、半導体と同様な手法で大量生産でき、製造コストも低い。
高速光スイッチ
産総研が実証済この方式の光スイッチを産総研は世界に先駆けて実証した。
以来、高速光スイッチの技術開発で、常に先導的な立場にある。
今後、
「データセンター内で実際に使用されている波長や偏波の光信号」を、扱えるようにする。
ニュースイッチ
光スイッチ：毎秒1.25億Gbitのデータ伝送を実現
https://www.aist.go.jp/aist_j/magazine/20210831.html
Google : adoptez l’interrupteur d’éclairage !
– Accélérer le traitement des données et réduire la consommation d’énergie grâce aux “commutateurs optiques” –
centre de données
Connexion serveur à serveur
Différents serveurs du centre de données sont connectés avec un “commutateur optique”.
Un commutateur ASIC (IC spécifique à l’application) est monté sur le commutateur réseau.
Puissance de traitement ASIC :
-Augmentation du volume de données-
La puissance de traitement des ASIC augmente plus rapidement que la loi de Moore.
Il y a aussi “l’introduction d’un serveur spécialisé pour l’apprentissage de l’IA”, qui va stimuler une augmentation de la quantité de données traitées.
Les commutateurs optiques sont considérés comme prometteurs pour accélérer le traitement des données et supprimer les augmentations de la consommation d’énergie.
-Google adopte le commutateur optique-
août 2022,
Google, qui exploite un DC à grande échelle, a exploité certains centres de données avec des commutateurs optiques au lieu de commutateurs électriques.
Atteint une réduction de 40 % de la consommation d’énergie tout en fonctionnant à cinq fois la vitesse des appareils conventionnels.
-Divers types de commutateurs optiques-
Il existe différents types de commutateurs optiques.
Méthode miroir MEMS :
Google utilise une méthode de miroir de système micro-électro-mécanique (MEMS).
Une haute tension est appliquée au miroir sur la puce à semi-conducteur pour commuter mécaniquement le chemin optique.
Inconvénients de la méthode miroir MEMS :
Ce commutateur optique peut “gérer plus de 100 chemins optiques avec une faible perte optique”.
Cependant, “environ 10 millisecondes sont nécessaires pour le temps de commutation”.
Parce qu’il s’agit d’une action mécanique, cela pose des défis pour la fiabilité à long terme et la production de masse.
Institut national japonais des sciences et technologies industrielles avancées (AIST) :
– Un commutateur optique à grande vitesse qui résout ce problème –
Avec des “circuits intégrés optiques en silicium”,
Un commutateur optique à grande vitesse qui commute en quelques microsecondes est en cours de développement.
Caractéristiques des commutateurs optiques à grande vitesse :
Le commutateur optique à grande vitesse est une méthode de commutation du chemin optique avec un micro-élément chauffant intégré sur le circuit optique.
Il ne comporte aucune pièce mécaniquement mobile et est extrêmement fiable à long terme.
De plus, il peut être produit en série par un procédé similaire à celui des semi-conducteurs, et le coût de fabrication est faible.
commutateur optique à grande vitesse
Prouvé par l’AIST
AIST a été le premier au monde à faire la démonstration de ce type de commutateur optique.
Depuis lors, nous avons toujours occupé une position de leader dans le développement technologique des commutateurs optiques à grande vitesse.
désormais,
Permet la gestion des “signaux optiques avec des longueurs d’onde et des polarisations réellement utilisées dans les centres de données”.
nouvel interrupteur
Commutateur optique : Réalisation de transmission de données de 125 millions de Gbits par seconde
Google: Lichtschalter adoptieren!
– Beschleunigung der Datenverarbeitung und Reduzierung des Stromverbrauchs mit “optischen Schaltern” –
Rechenzentrum
Server-zu-Server-Verbindung
Verschiedene Server im Rechenzentrum sind mit einem „optischen Switch“ verbunden.
Auf dem Netzwerk-Switch ist ein Switch-ASIC (anwendungsspezifischer IC) montiert.
ASIC-Rechenleistung:
-Erhöhung des Datenvolumens-
Die Rechenleistung von ASICs steigt schneller als das Mooresche Gesetz.
Hinzu kommt die „Einführung eines auf KI-Lernen spezialisierten Servers“, der zu einer Erhöhung der verarbeiteten Datenmenge führen wird.
Optische Schalter gelten als vielversprechend, um die Datenverarbeitung zu beschleunigen und den Anstieg des Stromverbrauchs zu unterdrücken.
-Google übernimmt optischen Schalter-
August 2022,
Google, das ein großes Rechenzentrum betreibt, hat einige Rechenzentren mit optischen Schaltern statt mit elektrischen Schaltern betrieben.
Erzielte eine Reduzierung des Stromverbrauchs um 40 % bei einem Betrieb mit der fünffachen Geschwindigkeit herkömmlicher Geräte.
-Verschiedene Arten von optischen Schaltern-
Es gibt verschiedene Arten von optischen Schaltern.
MEMS-Spiegelmethode:
Google verwendet ein mikroelektromechanisches System (MEMS)-Spiegelverfahren.
An den Spiegel auf dem Halbleiterchip wird eine Hochspannung angelegt, um den Lichtweg mechanisch umzuschalten.
Nachteile des MEMS-Spiegelverfahrens:
Dieser optische Schalter kann “mehr als 100 optische Pfade mit geringem optischen Verlust handhaben”.
Allerdings seien „etwa 10 Millisekunden für die Umschaltzeit erforderlich“.
Da es sich um eine mechanische Aktion handelt, stellt sie Herausforderungen an die langfristige Zuverlässigkeit und die Massenproduktion.
Japan National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST):
– Ein optischer Hochgeschwindigkeitsschalter, der dieses Problem löst –
Mit „optischen integrierten Schaltkreisen aus Silizium“,
Ein optischer Hochgeschwindigkeitsschalter, der in nur wenigen Mikrosekunden umschaltet, befindet sich in der Entwicklung.
Merkmale optischer Hochgeschwindigkeitsschalter:
Der optische Hochgeschwindigkeitsschalter ist ein Verfahren zum Umschalten des optischen Pfads mit einer Mikroheizung, die in den optischen Schaltkreis integriert ist.
Es hat keine mechanisch bewegten Teile und ist langfristig sehr zuverlässig.
Außerdem kann es durch ein Verfahren ähnlich dem von Halbleitern in Massenproduktion hergestellt werden, und die Herstellungskosten sind niedrig.
optischer Hochgeschwindigkeitsschalter
Geprüft durch AIST
AIST war weltweit das erste Unternehmen, das diese Art von optischen Schaltern demonstrierte.
Seitdem nehmen wir stets eine führende Position in der technologischen Entwicklung von optischen Hochgeschwindigkeitsschaltern ein.
von jetzt an,
Ermöglicht den Umgang mit “optischen Signalen mit Wellenlängen und Polarisationen, die tatsächlich in Rechenzentren verwendet werden”.
neuer Schalter
Optischer Switch: Realisierung einer Datenübertragung von 125 Millionen Gbit pro Sekunde