Conectividade de Data Center na Era da Inovação Digital

A inovação digital depende da capacidade de mover mais dados, mais rapidamente. Na década de 1980, a tecnologia de cabo capaz de transportar dez megabits de dados por segundo tornou-se amplamente disponível e fundou a base para as redes modernas, viabilizando o nascimento da própria internet.

Essa tecnologia teve uma vida surpreendentemente longa: ela permanece amplamente compatível com placas de rede nos computadores de hoje, embora os cabos comuns nas redes residenciais atuais possam transportar confortavelmente 1 gigabit por segundo (Gb/s), 1.000 vezes a capacidade dos primeiros modelos. Porém, na mesma proporção, a quantidade de dados que precisamos transmitir, armazenar, analisar e processar aumentou significativamente. Isso porque cada avanço na velocidade de transmissão de dados estimulou inovadoras maneiras de usar essa maior capacidade. Por exemplo, a inteligência artificial e o aprendizado de máquina só atingiram o nível de maturidade de hoje por causa de nossa capacidade de mover e processar grandes quantidades de dados rapidamente.

Embora o ritmo da inovação digital não tenha diminuído, superar cada novo limite de velocidade da rede está se tornando mais difícil. Hoje, as comunicações de dados de alta velocidade estão chegando a um ponto em que as propriedades físicas dos cabos e conexões que as transportam estão tornando mais desafiador do que nunca produzir soluções economicamente viáveis, e é justamente nos data centers que essa alta velocidade é mais crucial
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Os data centers abrigam as informações que acessamos diariamente para trocar mensagens, encomendar produtos de varejo on-line e nos guiar pelo tráfego no horário de pico. Embora as redes globais de alta velocidade sejam capazes de mover esses dados para longe, o ponto de bloqueio final ocorre entre servidores em grandes data centers, onde ocorre o trabalho computacionalmente intenso de treinar modelos de IA e analisar enormes conjuntos de dados.

No seu ponto mais rápido, uma única conexão dos data centers de hoje pode mover dados de forma eficiente e confiável entre servidores, switches e outros computadores a cerca de 100 gigabits por segundo (Gb/s). Isso é aproximadamente 10.000 vezes a taxa de transferência possibilitada nos primeiros cabos de rede da década de 1980. Curiosamente, a tecnologia no interior desses cabos ainda é bastante semelhante.

Apesar dos avanços na fibra ótica, o fio de cobre passivo continua sendo o modo preferido de transporte de dados em alta velocidade e curtas distâncias. A fabricação e a implantação do cobre é significativamente mais barata do que a da fibra ótica. Além disso, ele pode oferecer vantagens de desempenho em relação ao cabeamento óptico, já que os sinais ópticos ainda precisam ser traduzidos de e para impulsos elétricos em cada extremidade de uma conexão.

Como resultado disso, grande parte do trabalho da TE gira em torno de encontrar formas de estender a capacidade do modesto fio de cobre. O próximo marco fundamental para dar suporte ao crescente uso de análise de dados em tempo real e aplicativos de inteligência artificial: 200 Gb/s
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Um dos maiores desafios para chegar ao patamar de 200 Gb/s é lidar com as frequências mais altas necessárias para transmitir dados nessas velocidades, que criam mais oportunidades de perda de sinal. Há cabos e conectores capazes de lidar com essa frequência enquanto limitam a perda de sinal, mas eles tendem a ser grandes e caros. A TE está trabalhando para reproduzir a precisão dessas conexões de alta qualidade e alto custo de forma confiável a um custo menor, para que os data centers possam adotá-las de forma viável em larga escala.

As linhas gerais desse problema não são novas. O equilíbrio entre desempenho, fabricação e confiabilidade tem estado, até o momento, no cerne de cada avanço na velocidade dos cabos. Infelizmente, encontrar um equilíbrio viável fica mais difícil a cada novo aumento da velocidade. Mesmo à medida que avançamos em direção a conexões eficientes e econômicas de 200 Gb/s, tecnologias de conexão que atingem velocidades maiores já estão no horizonte.

Chegará o momento em que os retornos de tentar obter velocidades adicionais apenas do fio de cobre serão decrescentes. No entanto, isso não implica uma mudança para uma tecnologia de cabo radicalmente diferente. Em vez disso, os avanços nos equipamentos de data center provavelmente farão parte da solução para que velocidades de dados de última geração sejam alcançadas. Novas arquiteturas podem permitir conexões mais eficientes e, ao mesmo tempo, oferecer oportunidades adicionais para melhorar a latência. Por exemplo, poderia haver uma alteração das interconexões físicas entre servidores e switches, o que permitiria que os fios se conectassem diretamente aos componentes do chip.

Qualquer fabricante de componentes teria grande dificuldade em promover um grande salto tecnológico como esses, além dos elevados custos para isso. Em vez disso, o desenvolvimento de novas formas de conexão de vários componentes em uma rede exigirá uma estreita colaboração entre vários participantes do setor. A TE é muito ativa nas conversas sobre arquiteturas de rede de última geração. Também trabalhamos em estreita colaboração com nossos clientes para garantir que as soluções que desenvolvemos se encaixem em todo o ecossistema.

As arquiteturas em mudança também oferecem oportunidades para eficiências que vão além de interconexões de sinal mais rápidas. Por exemplo, o calor é uma preocupação significativa entre os operadores de data center, já que pode degradar o desempenho e a confiabilidade. As conexões de cabos ópticos, em particular, são conhecidas por produzir calor e exigem um bom design térmico.

Para ajudar a resolver esse problema, os engenheiros térmicos da TE avaliam diferentes aspectos durante o processo de desenvolvimento do produto para ajudar a garantir que nossos produtos transmitam sinais de forma econômica e confiável. Por exemplo, nossos engenheiros desenvolveram produtos inovadores para substituir as gap pads, uma solução comum para conexão térmica entre duas superfícies. A Ponte Térmica da TE melhora a transferência de calor de módulos ópticos de alta potência.

A integração dessas tecnologias de dissipação de calor em nossos produtos melhora todo o ecossistema do data center, tornando possível incluir mais dispositivos em um switch.

A velocidade com que podemos mover grandes volumes de dados também cria novas possibilidades para a arquitetura de um data center, incluindo um movimento em direção à computação desagregada, que essencialmente torna os computadores menos físicos. Em vez de conectar um conjunto de computadores com seus próprios recursos separados de processador, memória e armazenamento, as arquiteturas desagregadas dividem um computador em partes individuais. Desse modo, um gigantesco pool compartilhado de memória poderia atender a muitos processadores de dados poderosos.

O armazenamento em pool tem sido crucial para a computação em nuvem e data centers distribuídos. Agora, interconexões mais rápidas e sinalização de menor latência estão abrindo possibilidades para virtualizar outras partes dos computadores, permitindo um uso mais eficiente dos recursos.

Em curto prazo, a necessidade de treinar modelos de IA cada vez mais complexos para dar suporte a aplicações mais sofisticadas na medicina, varejo e condução autônoma nos fará coletar, armazenar e processar mais dados, de maneira mais rápida. Estamos apenas começando a ver quão impactantes essas tecnologias podem ser.

Grandes aplicativos de IA se tornarão mais escaláveis e amplamente disponíveis com as interconexões de alta velocidade de última geração. Mas não seria sensato supor que o ritmo da inovação digital, ou as velocidades que precisamos para alcançá-la, diminuirá em breve. Na TE, embora estejamos nos aproximando do marco de 200 Gb/s, já estamos pensando no que será necessário para alcançar o marco seguinte, e o que virá além.