DCI کے لئے کھڑے ہیں
Sep 22, 2025| 
ڈیٹا سینٹر انٹرکنیکٹ ٹیکنالوجیز
ڈیٹا سینٹر انٹرکنیکٹ (DCI) ٹیکنالوجیز کا ارتقاء جدید کمپیوٹنگ انفراسٹرکچر میں ایک اہم موڑ کی نمائندگی کرتا ہے۔ اعلی - پرفارمنس سوئچنگ چپس ، جو DCI سسٹم کی ریڑھ کی ہڈی کی تشکیل کرتے ہیں ، روایتی پروسیسر چپس کے مقابلے میں منفرد مینوفیکچرنگ چیلنجوں کا سامنا کرتے ہیں۔
سوئچنگ چپس کی پیداوار کا حجم پروسیسر چپس کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم رہتا ہے ، جس کے نتیجے میں ان کی کم اعلی درجے کی تانے بانے کی سہولیات میں ان کا تعین ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر ، یارک ، ایک معیاری سیل ASIC ، 90 این ایم پروسیس ٹکنالوجی کا استعمال کرتا ہے جبکہ کسٹم مائکرو پروسیسرز 65 این ایم عمل کو ملازمت دیتے ہیں۔ موجودہ مائکرو پروسیسرز عام طور پر 32 این ایم سی ایم او ایس ٹکنالوجی کا فائدہ اٹھاتے ہیں ، جس میں ASICs کو کم از کم ایک نسل کے پیچھے رکھ دیا جاتا ہے۔
مینوفیکچرنگ پروسیس ٹکنالوجی ارتقاء
سیمیکمڈکٹر انڈسٹری کی ترقی
سیمیکمڈکٹر انڈسٹری کی ترقی 45 این ایم ، 32 این ایم ، اور 22 این ایم سی ایم او ایس پروسیس نوڈس کے ذریعے ڈی سی آئی ایپلی کیشنز میں بڑے -} ریڈکس سوئچ کے لئے ڈیزائن کی جگہ کی وضاحت کرتی ہے۔ یہ تکنیکی روڈ میپ ، 2009 کے آئی ٹی آر ایس (سیمیکمڈکٹرز کے لئے بین الاقوامی ٹکنالوجی روڈ میپ) پر مبنی ہے ، زیادہ تر سوئچ اجزاء کے لئے جامع تخمینے فراہم کرتا ہے۔
آئی ٹی آر میں گمشدہ اجزاء
تاہم ، اصل ITRS فریم ورک میں خاص طور پر I/O بجلی کی کھپت کی پیش گوئیاں نہیں ہیں ، جو DCI کے نفاذ کے لئے ایک اہم میٹرک ہے۔ حالیہ شائع شدہ نتائج نے سیرڈس بجلی کی کھپت کی پیشن گوئی کی تکمیل کو قابل بنایا ہے۔
آئی ٹی آر ایس ٹکنالوجی روڈ میپ
الیکٹریکل I/O روڈ میپ سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ جب آئی ٹی آر ابھرتی ہوئی ٹکنالوجیوں پر مشتمل ہے جس میں فوٹوونکس بھی شامل ہے ، اس وقت ڈی سی آئی کے ماحول میں آپٹیکل باہمی رابطوں کے لئے کوئی جامع انڈسٹری روڈ میپ موجود نہیں ہے۔ حالیہ لٹریچر اور لیبارٹری تحقیق کی بنیاد پر ، ہم فوٹوونکس ٹکنالوجی ڈویلپمنٹ روڈ میپ قائم کرنے کی ابتدائی کوشش پیش کرتے ہیں جو خاص طور پر DCI ایپلی کیشنز کے لئے تیار کردہ ہیں۔
برقی I/O ٹیکنالوجی روڈ میپ تجزیہ
مختصر - رینج بمقابلہ لمبی - رینج سیرڈس میں DCI ایپلی کیشنز میں
آئی ٹی آر ایس بنیادی طور پر مختصر - رینج (ایس آر) پر توجہ مرکوز کرتا ہے جو پروسیسر - سے - مین - میموری باہمی ربط کئی سینٹی میٹر پر پھیلا ہوا ہے۔ حالیہ تجرباتی توثیقوں نے 28 این ایم ٹکنالوجی نوڈس کے لئے 12 میگاواٹ/جی بی/ایس پر کام کرنے والے سیرڈس کے نفاذ کے متعدد کم {- پاور ایس آر {{6} کا مظاہرہ کیا ہے۔
DCI سوئچنگ ایپلی کیشنز میں ، لمبی - رینج (LR) SERDES عام طور پر پی سی بی کی لمبائی میں 1 میٹر تک کا سراغ لگاتے ہیں ، کم از کم دو بیکپلین کنیکٹر کے ساتھ راستے کو عبور کرتے ہیں۔
ایس آر - سیرڈس کو ایل آر - ser سیس سے 40 ٪ کم طاقت کی ضرورت ہوتی ہے لیکن DCI ترتیب میں توسیعی ٹرانسمیشن کے راستوں کے لئے بیرونی ٹرانسیورز یا بفرز کی ضرورت ہوتی ہے۔
اس کے نتیجے میں ، جب ایس آر - ser سریڈس کو اپنانے سے چپ پاور کی کھپت کو تقریبا 3.5 3.5 پی جے/بٹ سے کم کیا جاتا ہے تو ، بیرونی اجزاء کا محاسبہ کرتے وقت مجموعی طور پر سسٹم کی طاقت 2.8 پی جے/بٹ تک بڑھ جاتی ہے۔ یہ تضاد DCI سسٹم آرکیٹیکٹس کے لئے اہم چیلنجز پیش کرتا ہے۔
بجلی کی کھپت کے رجحانات اور تخمینے
بینڈوتھ کی حدود پر قابو پانا
بیرونی ٹرانسسیورز الیکٹریکل ڈی سی آئی سسٹم میں شامل چپ پردیی بینڈوتھ کی حدود پر قابو نہیں پاسکتے ہیں۔ انٹیگریٹڈ فوٹوونک ٹکنالوجی کو براہ راست - پر ان رکاوٹوں کے ذریعے ٹوٹ جاتا ہے۔ بالواسطہ ماڈلن کا استعمال کرتے ہوئے مربوط سی ایم او ایس فوٹوونکس کی تجرباتی توثیق فزیبلٹی کو ظاہر کرتی ہے ، جس میں مواصلات کے تمام اجزاء سوائے بیرونی لیزرز کے علاوہ سی ایم او ایس - مطابقت پذیر عمل کے ذریعے مربوط ہوتے ہیں۔
تاہم ، ان سسٹمز میں استعمال ہونے والے مچ -} زہندر ماڈیولیٹر ملٹی - چینل DCI ایپلی کیشنز کے لئے ان کے بڑے زیر اثر (تقریبا 1-3 1-3 ملی میٹر فی ماڈیولیٹر) اور نسبتا high اعلی BTE اقدار کی وجہ سے 50 FJ/بٹ سے زیادہ ہیں۔ ان حدود کو عملی DCI تعیناتیوں کے لئے متبادل نقطہ نظر کی ضرورت ہے۔
گونج ڈھانچہ - پر مبنی حل
"سلیکن فوٹونک مائکروورنگ گونجنے والے غیر معمولی کارکردگی کی پیمائش کا مظاہرہ کرتے ہیں جس میں ماڈلن کی رفتار 50 جی بی/سیکنڈ سے زیادہ ہوتی ہے جبکہ 1 ایف جے/بٹ سے نیچے بجلی کی کھپت کو برقرار رکھتے ہوئے۔ یہ آلات 15،000 سے اوپر کے معیار کے عوامل کی نمائش کرتے ہیں اور جدید ڈیٹا سینٹر ماحول میں گھنے طول موج کے ملٹی پلیکسنگ ایپلی کیشنز کے لئے موزوں ہیں۔
ماخذ: فطرت ڈاٹ کام
مائیکرونگ گونجنے والے
کمپیکٹ ، اعلی - گونج ڈھانچے پر مبنی کارکردگی کے ماڈیولیٹر DCI فن تعمیرات کے لئے وعدہ متبادل پیش کرتے ہیں۔ سلیکن - پر مبنی مائکروورنگ ریزونٹرز ماڈیولیٹرز ، طول موج - سلیکٹیو سوئچز ، یا ڈراپ فلٹرز کی حیثیت سے کام کرتے ہیں۔
طول موج کی انتخابی
مائکروورنگز میں موروثی طول موج کے انتخابی فوائد کے مالک ہیں ، جس سے ڈی ڈبلیو ڈی ایم (گھنے طول موج ڈویژن ملٹی پلیکسنگ) کی تعمیر کو قابل بناتا ہے۔
مکمل جزو سویٹ
سلیکن رج ویو گائڈس کے ساتھ مل کر ، جرمنیئم فوٹوڈیٹریکٹرز 40 گیگا ہرٹز بینڈوتھ حاصل کرتے ہیں ، اور گریٹنگ کوپلرز ، مائکروورنگز ڈی سی آئی کے نفاذ کے لئے درکار مواصلات کے جزو سویٹ کو مکمل کرتے ہیں۔
DWDM آپٹیکل لنک فن تعمیر
DCI ایپلی کیشنز کے لئے ایک مکمل DWDM آپٹیکل لنک میں متعدد مربوط اجزاء شامل ہیں۔ ایک بیرونی وضع - لاکڈ لیزر 100 گیگا ہرٹز چینل وقفہ کاری کے ساتھ طول موج - فاصلہ "کنگھی" روشنی کے ذرائع مہیا کرتا ہے۔ آپٹیکل کیریئرز پر کنگھی طول موج کے مطابق مائکروورنگ گونجنے والی صفیں سگنل کو ماڈیول کرتی ہیں۔
آپٹیکل سگنل 2.5 ڈی بی/سینٹی میٹر کے نقصان کی نمائش کرنے والے ویو گائڈز کے ذریعے پھیلتے ہیں ، جوڑے کو سنگل - موڈ ریشوں کے ذریعہ 3 ڈی بی اندراج کے نقصان کا مظاہرہ کرتے ہیں ، پھر تکمیلی ویو گائڈس کے ذریعے مختلف چپس پر واپس آجاتے ہیں ، بالآخر پتہ لگانے والے مائکرورنگ گونجنے والی صفوں کا پتہ لگاتے ہیں۔
یہ لنک آرکیٹیکچر ڈی سی آئی ریک میں سنگل - موڈ فائبر کے ذریعہ انٹر - چپ مواصلات دونوں کی خدمت کرتا ہے - ریک کنیکشن اور انٹرا - چپ مواصلات جب فائبر اور اس سے وابستہ کوپلرز کو - پر ختم کیا جاتا ہے۔
کارکردگی میٹرکس اور پاور تجزیہ
ٹرانسمیشن نقصان کی خصوصیات
مکمل چپ - سے - چپ DWDM آپٹیکل لنکس 2 سینٹی میٹر آپٹیکل ویو گائیڈز اور 10 ایم آپٹیکل ریشوں پر مشتمل ہے جس میں ڈی سی آئی کی منصوبہ بندی کے لئے اہم ٹرانسمیشن نقصان کے پروفائلز کی نمائش کی جاتی ہے۔
ویو گائڈ پروپیگنڈہ نقصان: 5 ڈی بی کل (2.5 ڈی بی/سینٹی میٹر × 2 سینٹی میٹر)
گریٹنگ جوڑے کا نقصان: 6 ڈی بی کل (3 ڈی بی فی کپلر × 2)
فائبر کا نقصان: 0.04 ڈی بی (0.4 ڈی بی/کلومیٹر × 0.01 کلومیٹر × 4)
مائکرورنگ اندراج کا نقصان: 1 ڈی بی (0.5 ڈی بی فی رنگ × 2)
کل لنک بجٹ: 12.04 ڈی بی
تھرمل مینجمنٹ کے تحفظات
تھرمل ٹیوننگ پاور DCI آپٹیکل سسٹم میں ایک اہم جز کی نمائندگی کرتی ہے۔ سلیکن کا ہائی تھرمو - آپٹک گتانک (1.86 × 10⁻⁴/k) درجہ حرارت پر عین مطابق کنٹرول کی ضرورت ہے۔
ہر مائکروورنگ میں تھرمل ٹیوننگ کے ل approximately تقریبا 250 250 μW/nm طول موج کی شفٹ کی ضرورت ہوتی ہے ، جس میں DCI ماحول میں عام ± 20 ڈگری درجہ حرارت کی مختلف حالتوں کی تلافی کے لئے 1 میگاواٹ فی رنگ میں ترجمہ ہوتا ہے۔
لیزر کی ضروریات
وصول کنندہ ان پٹ آپٹیکل پاور: -17 DBM 10⁻⁹ بیر کے لئے 10 جی بی/سیکنڈ میں
کل راہ کا نقصان: 12.04 ڈی بی
لیزر کی کارکردگی: 30 ٪ دیوار - پلگ انفیکشن
مطلوبہ لیزر پاور: 5 ڈی بی ایم آپٹیکل آؤٹ پٹ ، 35 میگاواٹ الیکٹریکل
وصول کنندہ طاقت
ٹی آئی اے بجلی کی کھپت: 10 جی بی/سیکنڈ میں 8 میگاواٹ
یمپلیفائر کو محدود کرنا: 10 جی بی/سیکنڈ میں 12 میگاواٹ
گھڑی اور ڈیٹا کی بازیابی: 10 جی بی/سیکنڈ میں 15 میگاواٹ
کل وصول کنندہ کی طاقت: 35 میگاواٹ فی چینل
ماڈیولر پاور
ڈرائیور سرکٹ: 1 وی پی پی ڈرائیو وولٹیج پر مبنی 10 میگاواٹ
مائیکرونگ ٹوننگ: 10 گیگا ہرٹز بینڈوتھ کے لئے 0.5 میگاواٹ
کل ماڈیولر پاور: 10.5 میگاواٹ فی چینل
تقابلی تجزیہ: برقی بمقابلہ آپٹیکل I/O
موجودہ ٹکنالوجی کی حیثیت
| میٹرک | برقی I/O | آپٹیکل I/O |
|---|---|---|
| بجلی کی کارکردگی | LR - Serdes کے لئے 11 PJ/BIT | 3 پی جے/بٹ سمیت تمام اجزاء |
| بینڈوتھ | 25 جی بی/ایس فی تفریق جوڑی | 50 جی بی/ایس فی طول موج چینل |
| مینوفیکچرنگ کی پیداوار | 95% | 60 ٪ (موجودہ مظاہرے) |
| لاگت کا ڈھانچہ | 50 0.50 فی جی بی/ایس | GB 5.00 فی جی بی/ایس (متوقع حجم) |
| پختگی | قائم عمل کے ساتھ بالغ | لیب ڈیمو کا وعدہ ، تجارتی چیلنجز |
ٹکنالوجی کی منتقلی پوائنٹس
لاگت کی برابری کا پروجیکشن
مینوفیکچرنگ چیلنجز اور حل
انضمام کی پیچیدگی
ڈی سی آئی ایپلی کیشنز کے لئے فوٹوونک اجزاء کو مربوط کرنا اہم چیلنج پیش کرتا ہے۔ قابل قبول پیداوار کی شرح کے ساتھ سنگل سبسٹریٹس پر سیکڑوں یا لاکھوں مربوط آلات کی تیاری تجارتی ترازو میں غیر منقولہ ہے۔
کلیدی مینوفیکچرنگ چیلنجز:
طول موج کی صحت سے متعلق: DWDM کے لئے ± 0.1 ینیم درستگی درکار ہے
جوڑے کی صف بندی: موثر فائبر جوڑے کے لئے ± 0.5 μm رواداری
عمل یکسانیت:<5% variation across 300 mm wafers
تھرمل استحکام: ± 0.5 ڈگری درجہ حرارت پر قابو پانے کی درستگی
قابل اعتماد تحفظات
ڈی سی آئی کی تعیناتی کے لئے طویل - اصطلاح کی وشوسنییتا وسیع قابلیت کا مطالبہ کرتی ہے:
تیز عمر عمر:85 ڈگری /85 ٪ نمی میں 10،000 گھنٹے
تھرمل سائیکلنگ:-40 ڈگری سے +85 ڈگری سے 1،000 سائیکل
مکینیکل جھٹکا:1،500 جی نصف - سائن پلس ٹیسٹنگ
کمپن: 20 جی بے ترتیب کمپن ، 10 ہرٹج سے 2 کلو ہرٹز
موجودہ آپٹیکل اجزاء 10⁻ فٹ (وقت میں ناکامیوں) کی شرحوں کا مظاہرہ کرتے ہیں ، جو DCI مشن - اہم ایپلی کیشنز کے لئے درکار برقی جزو کی وشوسنییتا کی سطح تک پہنچتے ہیں۔
ڈی سی آئی کی تعیناتی کے لئے معاشی تحفظات
ملکیت کے تجزیے کی کل لاگت
مارکیٹ کو اپنانے کے تخمینے
مستقبل کی ٹکنالوجی کی پیشرفت
جدید ماڈلن فارمیٹس
اگلا - جنریشن DCI سسٹم ڈیٹا تھروپٹ اور کارکردگی میں نمایاں اضافہ کرنے کے لئے جدید ماڈلن فارمیٹس کا فائدہ اٹھائے گا:
PAM-4
2 بٹس/علامت پر ورنکرم کارکردگی کو ڈبل کرتا ہے
مربوط پتہ لگانا
400 جی بی/ایس فی طول موج کو قابل بناتا ہے
فارورڈ غلطی کی اصلاح
8 ڈی بی کے ذریعہ لنک مارجن کو بہتر بناتا ہے
امکانی نکشتر کی تشکیل
اضافی 1.5 ڈی بی حساسیت حاصل کرتا ہے
یکجہتی انضمام روڈ میپ
مستقبل کے ڈی سی آئی آرکیٹیکچرز یک سنگی انضمام کی پیشرفت سے فائدہ اٹھائیں گے جو فوٹوونکس اور الیکٹرانکس کو یکجا کرتے ہیں:
2026: لیزر انضمام کے مظاہرے
- چپ لائٹ ذرائع کے لئے 20 ٪ کارکردگی کا حصول
2028: مکمل فوٹوونک سسٹم - on - chip پر
DCI ایپلی کیشنز کے لئے مکمل طور پر مربوط حل
2030: 3D انضمام
سجا دیئے گئے فن تعمیرات میں الیکٹرانکس اور فوٹوونکس کا امتزاج
2032: کوانٹم ڈاٹ لیزرز
زیادہ سے زیادہ وشوسنییتا کے لئے درجہ حرارت - غیر سنجیدہ آپریشن کو چالو کرنا
ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجیز
پلازمونکس
سب - طول موج کی قید الٹرا - کمپیکٹ آلات کو چالو کرنا
گرافین ماڈیولرز
0.1 ایف جے/بٹ کارکردگی کے ساتھ 100 گیگا ہرٹز بینڈوتھ ، ممکنہ طور پر اعلی - اسپیڈ آپٹیکل مواصلات میں انقلاب لانا
فوٹوونک اعصابی نیٹ ورک
DCI ایکسلریشن کے لئے - نیٹ ورک کمپیوٹنگ میں ، انٹرکنیکٹ کے اندر تیزی سے ڈیٹا پروسیسنگ کو چالو کرنا
مداری کونیی رفتار
ملٹی پلیکسنگ جہت طول موج سے آگے ، ممکنہ طور پر قابل صلاحیت کی صلاحیت میں اضافے کو قابل بناتا ہے
معیاری کوششوں اور صنعت کے تعاون
معیار کی ترقی
ایک سے زیادہ معیارات باڈیز باہمی تعاون کو یقینی بنانے اور اپنانے کو تیز کرنے کے لئے ڈی سی آئی آپٹیکل وضاحتوں کو مربوط کرتے ہیں:
آئی ای ای 802.3
400GBE اور 800GBE معیارات کی وضاحت
oif
عام برقی انٹرفیس تیار کرنا
کوبو
- بورڈ آپٹکس کی وضاحتیں قائم کرنا
cxl
آپٹیکل طور پر مربوط باہمی رابطوں کو بڑھانا
انڈسٹری کنسورشیم
باہمی تعاون کی کوششیں مشترکہ تحقیق اور وسائل کے ذریعہ ڈی سی آئی ٹکنالوجی کی ترقی کو تیز کرتی ہیں:
مقصد فوٹوونکس
10 610 ملین پبلک - نجی شراکت داری انٹیگریٹڈ فوٹوونکس مینوفیکچرنگ کو آگے بڑھا رہی ہے
مہاکاوی
ویلیو چین میں یورپی فوٹوونکس انڈسٹری کنسورشیم کوآرڈینیشن
ipsr
ٹیکنالوجی کی منصوبہ بندی کے لئے انٹیگریٹڈ فوٹوونکس سسٹم روڈ میپ ڈویلپمنٹ
اوپن روڈ
آپٹیکل سسٹم کے لئے ملٹی - ماخذ معاہدہ جو انٹرآپریبل ڈی سی آئی حل کو چالو کرتا ہے
ڈی سی آئی آرکیٹیکٹس کے لئے عمل درآمد کے رہنما خطوط
پیکنگ روم کی روزانہ دیکھ بھال
کامیاب DCI آپٹیکل سسٹم کے نفاذ کے لئے منظم نقطہ نظر کی ضرورت ہے:
تقاضوں کا تجزیہ
درخواست کی ضروریات پر مبنی بینڈوتھ ، تاخیر ، اور قابل اعتماد اہداف کی وضاحت کریں
بجٹ کا حساب کتاب لنک کریں
درجہ حرارت کی مختلف حالتوں سمیت نقصان کے تمام میکانزم اور مارجن کا حساب کتاب
بجلی کے بجٹ کی منصوبہ بندی
تھرمل مینجمنٹ اوور ہیڈ کے ساتھ تمام فعال اور غیر فعال اجزاء کو شامل کریں
تھرمل ڈیزائن
مستحکم آپریشن کے ل adequate مناسب ٹھنڈک اور درجہ حرارت پر قابو پانے کو نافذ کریں
فالتو پن کی منصوبہ بندی
ڈیزائن 1+1 یا N +1 مشن کے لئے تحفظ کی اسکیمیں - اہم ایپلی کیشنز
بہترین عمل
DCI آپٹیکل تعیناتیوں کے لئے ثابت شدہ طریقوں میں شامل ہیں:
اجزاء کی عمر بڑھنے پر غور کرتے ہوئے لمبے - اصطلاح کی وشوسنییتا کے لئے 3 ڈی بی لنک مارجن کو برقرار رکھیں
چینل کی مختلف حالتوں اور درجہ حرارت کے اثرات کے لئے انکولی مساوات کو نافذ کریں
فعال بحالی کے لئے جامع آپٹیکل پرفارمنس مانیٹرنگ تعینات کریں
سگنل کی کمی کو روکنے کے لئے آپٹیکل انٹرفیس کے لئے صفائی کے پروٹوکول قائم کریں
خرابیوں کا سراغ لگانے کے لئے تمام فائبر روٹنگ اور طول موج کے اسائنمنٹس کی دستاویز کریں
مستقبل میں بینڈوتھ اپ گریڈ کو کم سے کم کام کے ساتھ ایڈجسٹ کرنے کے لئے اسکیل ایبلٹی کے لئے ڈیزائن
تعی .ن سے پہلے بدترین - کیس کی شرائط کے تحت ماحولیاتی جانچ کریں
موڑ کے نقصانات اور مکینیکل تناؤ کو کم سے کم کرنے کے لئے مناسب کیبل مینجمنٹ کو نافذ کریں