훨씬 더 빠른 데이터 통신 구현

AI/ML의 급속한 성장을 통해 혁신적인 Coherent 솔루션으로 지원되는 더 빠른 데이터 통신에 대한 수요를 주도하는 이유를 살펴보겠습니다.

 

2023년 1월 22일, 작성: Coherent

Driving Even Faster Datacom

Coherent는 수십 년 동안 데이터 통신 솔루션 분야의 선두주자였습니다. 당사의 관점에서 보면 광 연결 솔루션이 주류 네트워킹에서 사용되는 것과 동일하다는 점에서 AI는 새로운 개념이 아닙니다. 최근 하이퍼스케일 데이터 센터에서 대규모 머신 러닝 네트워크를 구축하고 있고 AI 기반 소비자 앱의 증가로 클라우드 확장이 더욱 촉진될 것이라고 기대되면서 AI가 더 많은 주목을 받고 있는 것뿐입니다. 

실제로 당사는 AI/ML용 트랜시버(및 부품)가 클라우드에 처음 배포된 이후부터 줄곧 이 제품을 판매해 왔습니다. AI/ML 광통신 사양이 이더넷 사양과 밀접하게 관련되어 파생되었다는 점에서 당사의 관련 경험은 그보다 훨씬 더 거슬러 올라가, 실제로는 35년 넘게 이어진다고 말할 수 있습니다.

그러나 새로운 점은 클라우드 성장을 지원하기 위해 데이터 센터 내 통신의 속도 향상, 용량 증가 및 대기 시간 단축이 필요하다는 것입니다. 이러한 모든 기계 간 쿼리는 서로 빠르고 원활하게 연결되어야 합니다. 특히 AI/ML의 급속한 성장은 전용 AI/ML 서버가 하이퍼스케일 데이터 센터 인프라에서 빠르게 성장해야 한다는 것을 의미합니다. 이러한 서버는 광학 트랜시버를 통해 나머지 네트워크에 연결됩니다.

 

당사의 수직적 통합을 통해 더 빠른 솔루션을 보다 신속하게 제공

800G가 오늘날 플러그형 트랜시버의 최신 기술이지만, 1.6T 플러그형이 곧 출시될 예정입니다. 데이터 센터에서는 비용 최소화가 항상 최우선 과제입니다. 당사가 수직적 통합을 활용하여 이러한 속도 및 비용 목표를 달성하는 예시를 2023년 OFC 및 ECOC에서 실시한 트랜시버 성능 시연에서 확인하실 수 있습니다.  

1세대 800G는 8x100G 광학 레인이 있는 트랜시버를 사용합니다. 많은 사람들이 참석한 제품 시연에서 당사는 200G 광학 레인을 선보였습니다. 특히 당사는 이 레이저를 OSFP 폼 팩터의 800G 트랜시버에 통합했습니다. 8x100G PAM4 전기 인터페이스는 각각 200G PAM4에서 작동하는 네 개의 CWDM 파장으로 변환되었습니다. 이러한 2세대 형식은 이전의 8x100G 광학 레인 방식에 비해 전력 효율성과 비용 효율성이 더 높습니다. 둘 다 중요한 상호 연결 요구 사항입니다. 또한 당사는 200G PAM4가 최대 10km까지 도달하는 미래의 1.6T 트랜시버를 지원하는 방법을 보여 주는 방식으로도 이러한 장치를 시연했습니다.

이러한 200G로의 속도 증가로 인해 과도한 전력 소비 방지, 저소음 유지 및 누화 제거와 같은 주요 기술 과제가 제시되었습니다. 그러나 당사의 수직적 통합 덕분에 상대적으로 빠르게 200G에 도달할 수 있었습니다. 당사는 모든 능동 및 수동 기술을 자체적으로 설계하고 제조합니다. 그 예로는 레이저, 광학, 열 관리 솔루션 등이 있습니다. 1세대 800G 제품과 마찬가지로 새로운 트랜시버 개발에 대한 당사의 접근 방식은 기술 중립적입니다. 따라서 특정 형식 요구를 지원하도록 이러한 트랜시버를 쉽게 구성할 수 있어 시간과 비용이 절감됩니다.  

 

데이터 속도 향상을 위한 더 빠른 솔루션

100Gbps 이상의 데이터 속도가 필요한 고속 데이터 통신 응용 분야의 경우, 두 가지 주요 유형의 레이저가 사용됩니다. 

  • 단거리용 수직 공동 표면 방출 레이저(VCSEL) 
  • 광자 집적 회로(PIC)에 변조기와 통합된 장거리용 분산 피드백 레이저(DFB). 

EML(전기 흡수 변조기)이 통합된 레이저는 전류 트랜시버에 널리 사용됩니다. 반면, Mach-Zehnder 변조기(DFB-MZ)가 통합된 레이저는 선형성 및 처프 제어가 필요한 경우(예: 연결 길이가 2km를 초과하는 경우와 선형 플러그형 광학(LPO) 응용 분야에 사용되는 경우)에 이점을 갖습니다.

 

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Coherent는 현재 세대의 400G(4x100G) 및 800G(8x100G) 트랜시버에 사용되는 100G EML을 대량 생산합니다. 새로운 800G(4x200G) 및 1.6T(8x200G) 응용 분야의 경우, 200G EML 및 DFB-MZ 기술을 모두 사용할 수 있습니다. 이를 통해 성능 및 비용 측면에서 각 응용 분야에 대한 최적의 모듈 설계가 가능합니다. 

두 PIC 제품군 모두 복잡한 PIC(IQ 변조기 및 조정 가능한 레이저) 제조에서 오랜 역사를 통해 얻은 광범위한 지식과 경험이 통합되어 있습니다. 또한 200G/레인에서는 신호 무결성이 가장 중요하며, 특히 다수의 송신 및 수신 채널이 밀집되어 있는 트랜시버의 경우 더욱 그렇습니다. 당사의 모든 데이터 통신 칩 제품군에는 뛰어난 신호 무결성과 누화 최소화를 실현하기 위한 온칩 RF 종단 회로가 포함되어 있습니다. 이 회로는 모듈 설계를 단순화하고 비용을 절감하며 뛰어난 신호 성능을 제공합니다.

 

항상 진취성 갖추기 - LPO를 위한 기회

앞서 말했듯이 AI/ML 서버는 외부에 연결하기 위해 광회선을 사용합니다. 이러한 광회선은 빠르고 모듈식이어야 할 뿐만 아니라 저비용과 저전력을 유지해야 합니다. 기존 트랜시버 형식에 비해 새로운 대안이 관심을 받고 있습니다. LPO는 트랜시버에서 DSP를 제거하여 저비용, 저전력 및 짧은 대기 시간을 제공합니다. DSP는 ASIC, DSP 및 광학 엔진이 스위치에 모두 패키징되어 있는 대체 공동 패키지형 광학 장치와 달리 페이스플레이트에 대한 간단한 전기 추적을 사용하는 배열인 스위치 ASIC과 함께 패키징됩니다.

AI/ML과 함께 사용하기 위해 LPO가 어느 정도 채택될지는 아직 모릅니다. LPO는 아직 초기 단계이지만, 트랜시버에서 없어진 DSP 기능을 대체할 수 있는 향상된 DSP 기능을 갖춘 스위치가 등장하기 시작했습니다. 

트랜시버의 핵심 요소로서 당사의 연구 개발 팀은 LPO 플러그인에 대한 미래 시장 수요를 충족시킬 수 있는 잠재적인 솔루션을 개발하고 있습니다. 수직적으로 통합된 공급업체로서 당사는 기존의 다양한 기술과 제품을 사용하여 모든 수준의 LPO 가치 사슬을 지원할 준비가 되어 있습니다. 여기에는 당사의 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)가 포함되어 있습니다. 최근 몇 년 동안 수천억 개의 이미터를 판매해 왔습니다. 다른 핵심 제품으로는 당사의 레이저 다이오드 드라이버 회로 및 트랜스임피던스 증폭기(TIA)가 있습니다. 다른 예로는 모든 광통신 외에도 광선 레이더, AR/VR 및 케이블 내 감지를 지원하는 레이저 다이오드 및 레이저 다이오드 어레이가 있습니다.

 

Coherent: AI 구현의 과거, 현재 그리고 내일

초창기부터 데이터 통신의 특징은 더 빠른 속도를 끊임없이 추구하는 것이었습니다. 그러나 최근 AI/ML 수요가 늘면서 더 빠른 데이터 통신 개발의 필요성이 가속화되었습니다. AI가 더욱 광범위하게 채택됨에 따라 당사만의 수직적 통합과 광범위한 기술 전문 지식의 조합은 데이터 통신 가치 사슬의 모든 수준에서 계속해서 필수적인 구현 솔루션이 될 것입니다.

Coherent CTO인 Julie Sheridan Eng 박사가 AI에서 Coherent의 역할에 대해 쓴 글을 읽어보세요.

 

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