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AIデータセンター向けコパッケージドオプティクス

帯域幅、電力、熱への要求が増え続けており、近い将来、フロントパネルアーキテクチャでは対応が困難になる可能性があります。データレートが224G以上へと高速化する中、コパッケージドオプティクス(CPO)および接続のASIC近傍化は、データセンターインフラの進化を支える有力なアプローチとなっています。Molexは、高度なレーザー設計、基板ファイバーインターフェース、システムレベルのエンジニアリングにより、この移行に向けた明確な指針を示し、高密度化、導入の迅速化、熱性能の向上を実現します。

AIインフラにおいてコパッケージドオプティクスが重要な理由


AIファブリックが224Gへと拡張され、次世代448Gへの対応が進む中、フロントパネルのプラガブルは、高速回路設計、シグナルインテグリティ、電力、冷却、フェースプレートのスペースに大きな負荷を与え、従来のアーキテクチャの拡張を困難にしています。また、PCB上の電気経路が長くなると信号損失が増大し、設計者はリタイマー、複雑な基板スタック構成、より厳しい設計マージンに頼らざるを得なくなります。ASIC近傍設置型およびCPOアーキテクチャへの移行により、光I/Oは基板の近傍または基板上に配置されます。一方で、お客様には、メンテナンスリスクを低減し、認定プロセスを迅速化するとともに、データセンターの迅速な導入を支援する保守性に優れたアーキテクチャが求められています。

これを実現するには、次世代アーキテクチャで発熱するレーザー光源をコンピュート基板から分離し、信頼性の向上、アップタイムの確保、フィールドメンテナンスへの対応を実現する必要があります。さらに、シリコンフォトニクスの光インターフェースは、大規模生産における製造リスクを低減するために、自動化されたウェハレベルテストと標準的な組み立て工程にも対応する必要があります。光学、熱、機械パッケージングの各領域をクラスター規模で設計することで、エンジニアはCPOのコンセプトから実用的な導入へ、より確実に移行できます。

Molexは、この移行において冷却性の向上、保守の簡素化、大規模導入の迅速化を支援します。当社のOIF準拠External Laser Small Form Factor Pluggable(ELSFP)相互接続システムは、プロセッサーから熱負荷を分離します。また、着脱可能なファイバーパッケージとパッシブ自己位置合わせ技術により、組み立てコストの低減、歩留まりの向上、プラガブルからCPOへの円滑な移行を実現します。高密度マトリックスケーブル、高ラディックス光回路スイッチ、ファイバーシャッフル、ブラインド嵌合バックプレーンコネクターにより、Molexはお客様の総所有コスト(TCO)の削減とAIインフラの迅速な立ち上げを支援します。

電力効率と熱効率、運用効率


帯域幅と密度、電気性能

AIクラスターの大規模化に伴い、従来のPCBアーキテクチャでは電気経路が長くなるため、信号強度、電力効率、熱制御を維持することが困難になります。光学エンジンをASIC基板上またはその近傍に配置することで、最も高速な電気リンクを短縮し、挿入損失(IL)の改善、リターンロス(RL)の最適化、クロストークやレーン間スキューの低減を実現できます。

Molexは、パッケージ近傍の光インターフェース、高密度バイパスケーブル、および特殊なコパッケージドインターコネクトツールキットにより、この移行を支援します。これらのソリューションは、データセンターにおける電気的負荷を抑えながら、より大きな帯域幅の伝送を可能にします。

Futuristic server room with glowing blue and purple network waves representing high-speed data transfer, featuring rows of server racks and cables in a dark, high-tech environment.

フィールドサービスとダウンタイムリスクの最小化

アップタイムを確保するには、修理が困難なスイッチボード内に重要な部品を密閉するのではなく、それらを保守可能な状態にしておくことが重要です。外部レーザー光源アーキテクチャでは、レーザーモジュールをフロントパネルでプラガブル化し、プロセッサーの熱源から切り離すことで、メンテナンスリスクを低減するとともに、システムの信頼性を向上させます。

MolexのCPO相互接続アーキテクチャは、ブラインド嵌合対応の光・電気インターフェースと自己位置合わせ機構を備えた着脱式ファイバーカップリングにより、このモデルを実現します。これにより、データセンターで必要とされる大規模環境でも、保守や組み立ての再現性が向上します。

Data center technician discussing co-packaged optics with co-worker.

クラスター規模のスイッチングとルーティングの統合

データの効率的な伝送はチップ上だけで完結するものではありません。光路は、スイッチファブリックからラック、さらには大規模なAIクラスターまで拡張する必要があります。光ルーティングをフラットにすることにより、スイッチ階層が削減されて、光電気変換の回数が抑えられるとともに、コストや複雑さ、信号品質へのリスクを増大させるファイバーボトルネックが解消されます。

Molexは、高密度ケーブル配線、ファイバーシャッフル、高密度のフロント嵌合およびブラインド嵌合接続を実現する光インターコネクトにより、このシステムレベルのアプローチを支援します。これにより、データセンターはTCOを抑えながらAIインフラを進化させることができます。

コンピューターネットワークサーバーキャビネット。青色のトランシーバーに黄色の光ファイバー用ケーブルが接続されている。

その他のリソース


ブログ

プラガブルアーキテクチャの限界を超えるスケーリング

ハイパースケールシステムでは電気経路の長さが実用上の限界に近づいており、データセンターアーキテクチャには、帯域幅をより効率的に伝送するための新たなアプローチが求められています。コパッケージドオプティクスは、光I/Oをチップに近づけることで、帯域幅密度とワットあたりの性能を向上させます。Molexは、量産性、保守性、迅速な導入を考慮して設計されたAIインフラ向けCPOソリューションにより、この移行を実用的なものにします。

AI data center with sleek technology, glowing servers, and network hardware in a large, modern facility.

アプリケーション

コパッケージド銅ソリューション

ハイパースケール環境では、800Gbpsおよび1.6Tbpsでシグナルインテグリティの限界に直面し、挿入損失、クロストーク、電力効率の低下によって信号品質が大きく劣化し始めます。接続を基板上からASIC近傍へ移すことで、チャネル損失を最小限に抑えることができます。Molexの保守性に優れたコパッケージド銅(CPC)は、伝送経路を最適化し、高性能接続による負荷から基板を保護します。

Close-up of a server-grade CPU socket architecture, demonstrating the high-density pin layout required for co-packaged copper interconnects.

アプリケーション

ASIC近傍設置型ソリューション

AIおよびデータセンタープラットフォームの高速化が進む中、ASIC近傍設置型ハードウェアは重要な経路を短縮し、帯域幅、電力、密度の制約によるシステム性能の低下を抑えます。これらの設計では、電気、機械、熱に関するトレードオフを開発の早い段階で総合的に検討する必要があります。ASICからファブリックまでの伝送チャネル全体を最適化する、Molexの高速インターコネクト製品ポートフォリオをご覧ください。

IT professional using a laptop in a modern data center with glowing blue server racks.