Blog Connectivity: Willy Rietveld over elektrisch of optisch? - niets nieuws onder de zon
In een van mijn vroegere blogs schreef ik iets over de migratie van rekenkracht in historisch perspectief.
Daarin stelde ik dat de rekenkracht van een supercomputer van vandaag binnen 12 jaar in uw laptop beschikbaar zal zijn. En wie nog eens drie jaar kan wachten, kan rekenen op dezelfde mogelijkheden in zijn smartphone. Probeert u zich nu eens in te beelden wat daarvoor op productniveau moet gebeuren om zoiets mogelijk te maken! Laten we even in de glazen bol kijken.
Vorige week bezocht ik in Cannes (Frankrijk) de ECOC (European Conference on Optical Communication). Daar werden verschillende nieuwe technologieën voorgesteld, zoals de Wide Band Multi Mode Fiber (WBMMF), waarin vier multimodussignalen door middel van multiplextechnologie gegevens tegen 25 Gb/s doorheen een MM-vezel kunnen verzenden. Ondanks deze fantastische ontwikkeling en het belang ervan voor communicatie met 400 Gb/s blijft dit slechts een bescheiden incrementele stap in de ontwikkeling naar 1 Exaflop (1 ExaFlop = 1018 FLoating-point Operations Per Second) rekenkracht in een smartphone. Sommigen praten over nieuwe optische materialen voor communicatiekanalen in plaats van glas, maar op dat vlak werd in Cannes weinig nieuws aangekondigd.
Wie net als ik in een elektrische wereld opgroeide en oud genoeg is, herinnert zich waarschijnlijk nog de zogenaamde 'wire wrapping'-techniek. Daarbij werden geïsoleerde koperkabels aan beide uiteinden gestript en vervolgens met behulp van een speciaal gereedschap rond een vierkante pen gewikkeld. Die pennen waren op een drager gemonteerd en met de afzonderlijke componenten verbonden. Ik weet niet hoe dat bij u ging, maar bij mij resulteerde dat vaak in een grote wirwar van koperdraden op een kaart! Een draad vervangen of het pad ervan vervangen was dan ook een ware nachtmerrie. Uiteindelijk werden printplaten (Printed Circuit Board of PCB) ontwikkeld, waarop met behulp van uv-verlichting en koperetsen koperen sporen werden aangebracht. Deze techniek was een heel belangrijke vooruitgang. Ze wordt tot op de dag van vandaag nog op ruime schaal toegepast.
Ik denk dat we dezelfde ontwikkeling zullen meemaken op optisch vlak. Bij sommige PCB’s die zowel met elektrische als met optische componenten uitgerust zijn, ziet u ook vandaag een grote wirwar van optische vezels bovenop de plaat. Die optische vezels kunnen echter - nog ;-) - niet zo gemakkelijk rond vierkante pennen worden gewikkeld als vroeger met koperdraden mogelijk was. Omwille van het splijten of de aansluiting op de connector moeten veel langere vezels worden gebruikt dan strikt genomen nodig is. Al die overtollige vezels moeten bovenop de PCB worden geplaatst. Sommige mensen gebruiken daarvoor vezelkringen waarin de vezels op een drager gemonteerd zijn, zoals u hier kunt zien. Toch moeten ook hier extra lange vezels worden gebruikt omwille van de connectoren. En zoiets hebben we in het verleden dus ook al gezien…
Golfgeleiders van polymeren die in een drager zoals een PCB ingebed zijn, lijken hiervoor de oplossing. Deze evolutie kunt u nog het best vergelijken met de overstap van 'wire wrapping' naar de elektrische PCB. Toch moet op dit vlak nog flink wat ontwikkelingswerk worden verricht. De intrinsieke optische signaalverliezen ten gevolge van de gebruikte materialen dalen momenteel tot 0,03 dB/cm - geen verkeerde waarde, maar nog altijd heel groot in vergelijking met die van een vezel. De optische signaalverliezen zijn hierbij ongeveer 1.000 keer groter dan bij een multimodale glasvezel. De signaalverliezen behoeven niet zo laag te zijn als bij een vezel omwille van de beperkte eisen op het vlak van de lengte (op een PCB), maar toch moeten de elektronische componenten hierbij nog meer worden belast, wat leidt tot een vermogensverlies. En daar zitten we niet op te wachten in een datacenter. Toch is dit een interessante technologie, die intussen al wordt toegepast op de sensormarkt. Op termijn zal deze oplossing ook haar weg vinden naar onze datacenters - heel waarschijnlijk in combinatie met geïntegreerde silicone/III-V fotonica.
Meer informatie over de innovaties op het vlak van de vezeltechnologie vindt u hier.
De volgende keer wil ik u graag iets meer vertellen over de voor- en nadelen van gestructureerde bekabeling ten opzichte van bekabeling van het rechtstreekse verbindingstype. Tot dan!
- Willy Rietveld
- W.Rietveld@TE.com