Os padrões de confiabilidade para módulos/dispositivos ópticos de data center podem ser relaxados?
Dec 11, 2025|
◆Requisitos de consumo de energia do módulo óptico do data center
Diferenças nos ambientes de trabalho dos módulos ópticos em telecomunicações e data centers
Existem três diferenças principais:
Diferentes temperaturas operacionais
As aplicações de telecomunicações sofrem variações diárias de temperatura devido às diferenças diurnas de temperatura, bem como variações sazonais de temperatura devido à mudança das estações. Os módulos ópticos precisam se adaptar a essas variações. As aplicações-de telecomunicações são divididas em ambientes internos e externos. Os ambientes internos são de 0 a 70 graus, comumente conhecidos como classe comercial; ambientes externos geralmente exigem -40 ~ 85 graus, comumente conhecido como nível industrial.
Os data centers são diferentes; delesmódulos ópticossó precisa passar por um ciclo de temperatura de 10 graus, que é extremamente estável.
Podemos reduzir os requisitos de testes de confiabilidade de vida útil de alta-temperatura e alta{1}}umidade que exigimos todos os dias em data centers?
Diferentes ciclos de vida dos produtos
Espera-se que os aplicativos-de nível de telecomunicações, uma vez implantados, durem décadas; os ciclos de vida de confiabilidade típicos são projetados e avaliados com base em 20 anos.
Os aplicativos de data center normalmente são substituídos a cada dois ou três anos.
Ok, então eu faço algo que não quebra por 50 anos, mas você usa por dois anos e depois joga fora? Podemos diminuir um pouco os requisitos de vida útil?
Diferentes designs de redundância
As aplicações de telecomunicações possuem projetos de redundância de linha, mas a redundância não é grande. A comutação de comunicação de backup é usada em linhas críticas. No entanto, ouvimos frequentemente notícias de dezenas de milhares de utilizadores que foram afetados pela falha de um único dispositivo principal, afetando as suas chamadas telefónicas e o acesso à Internet. Em suma, a incapacidade de funcionamento dos módulos ópticos é uma questão crítica. Os data centers têm redundância muito mais ampla, especialmente porque mais de 90% dos servidores são servidores em nuvem. Portanto, os usuários quase não percebem qualquer falha no módulo óptico. Para os fornecedores, mesmo que alguns módulos ópticos falhem aleatoriamente, eles podem simplesmente ser substituídos.
Então, os requisitos de confiabilidade para módulos ópticos podem ser relaxados? Do ponto de vista da aplicação, a flexibilização dos requisitos de confiabilidade tem pouco impacto sobre os clientes. A próxima pergunta é: o que deve ser relaxado? Como deveria ser relaxado? E por que deveria ser relaxado?
Principais componentes de falha e causas de falha em módulos ópticos
O Facebook divulgou estatísticas de falhas para umMódulo óptico 100G, mostrando que 97% das falhas estavam relacionadas-ao laser, e a maioria ocorreu dentro de três meses após a operação inicial do laser. Se a maioria das falhas ocorrer dentro de três meses, a definição de falha precoce deverá ser ajustada? Entre os lasers que falharam, a taxa de falha dos DFBs (lâmpadas digitais) é significativamente maior do que a dos EMLs (laminados eletromagnéticos) (várias centenas de vezes maior). Isso levanta a questão de saber se o Dr. Zeng do Facebook acredita que os DFBs no modo de modulação direta são mais propensos a falhas do que os DFBs que emitem luz continuamente (assim como um fio estacionário pode durar muito tempo, mas dobras repetidas irão quebrá-lo facilmente).
Portanto, para os lasers, que são os principais alvos de falha, os testes de confiabilidade deveriam ser aumentados no nível do wafer do laser? Se estiver relacionado ao modo de modulação, os testes de vida-de longo prazo devem incluir verificação no modo de modulação?
Relaxe os requisitos de confiabilidade
Se os requisitos de confiabilidade devem ser flexibilizados, especificamente, deveríamos reduzir o número de itens de teste, diminuir as condições de teste, encurtar o tempo de teste ou reduzir o número de amostras de teste?
Reduzir o número de itens de teste?
Na verdade, não existem muitos itens de teste de confiabilidade. Mesmo que um ou dois sejam removidos, eles não são o teste de vida em alta temperatura e alta umidade com o qual os fabricantes de dispositivos de módulos ópticos se preocupam. Em vez disso, são alguns itens menos importantes. Reduzir o número de itens de teste é significativo, mas não muito significativo.
Reduzir as condições de teste?
Isto é possível, mas quanto reduzir requer análise de dados para encontrar as condições de teste apropriadas.
Comprimir o tempo de teste?
Que tal 500 horas, não 5.000 horas, não 2.000 horas, não 1.000 horas, mas apenas 500 horas? Dessa forma, os testes de confiabilidade não causarão um longo ciclo de lançamento do produto.
A Intel deu uma resposta interessante: com base no fator de aceleração do GR468, uma vida útil de 10 anos pode ser testada em 6 semanas, usando um fator de aceleração de 100x.
Então, se aumentarmos a temperatura do teste de confiabilidade para 130 graus, o fator de aceleração se torna 1000x e uma vida útil de 17 anos pode ser testada em uma semana.
Isso parece comprimir ainda mais o tempo, certo?
Poderíamos reduzir o longo tempo de teste aumentando o tamanho da amostra, por exemplo, 500 amostras para 500 horas de alta temperatura e umidade?
Reduzir o tamanho da amostra para testes de confiabilidade?
A Broadcom possui uma análise estatística do desvio na previsão da vida útil causado por diferentes tamanhos de amostra. A conclusão é que "não importa qual tecnologia seja usada, não se pode esperar reduzir o número de amostras para atingir o objetivo de reduzir os requisitos de confiabilidade", porque o próprio tamanho pequeno da amostra introduz viés.
Se os requisitos de confiabilidade devem ser flexibilizados, como o padrão deve ser definido?
Há 20 anos, o GR468 era referência na indústria de comunicação óptica. Na verdade, já em 2004 existia um padrão de confiabilidade chamado GR3013 para ciclos de vida curtos.
No entanto, este novo padrão com requisitos de confiabilidade relaxados é pouco conhecido, pelo menos já ouvi falar dele.
Esta tarde, os principais fabricantes ainda utilizavam o GR468 para análise.
Então, o padrão de confiabilidade relaxado deveria ser uma série padrão completamente nova? Isso acarreta o risco de algo semelhante ao GR3013 – a indústria passa muito tempo desenvolvendo padrões, e então eles permanecem desconhecidos…
Opção dois: modificar o GR3013 e implementá-lo, depois promovê-lo.
Opção três: desenvolver uma versão mais flexível do CR468, adequada para data centers.
Esta é uma questão muito específica na cadeia da indústria-como implementá-la?
A questão fundamental é: “Se os padrões de confiabilidade forem flexibilizados, os custos serão reduzidos?”
Para os operadores de data centers, o que eles ganham ao flexibilizar os requisitos de confiabilidade? O baixo custo é seu objetivo principal. Os lasers têm a maior taxa de falhas. No entanto, fabricantes como Sumitomo e Broadcom, que produzem lasers, usaram textos, fórmulas e diagramas para transmitir a mensagem de que relaxar os requisitos de confiabilidade não reduz custos. Na verdade, aumenta os custos se o processo de verificação de confiabilidade dos wafers de laser for modificado.
Para lasers, a confiabilidade depende da melhoria tecnológica contínua. Relaxar os requisitos de confiabilidade não é uma forma de reduzir custos. Como afirmou uma frase da apresentação da Broadcom: "Pense em outras maneiras de reduzir custos..."