A tecnologia de transmissão de luz microLED ganha destaque! A plataforma de simulação da ams OSRAM acelera o projeto de interconexões de alta velocidade em data centers de IA.

O crescimento explosivo da demanda por IA tem impulsionado investimentos maciços na construção de infraestruturas de data centers. Seja para treinar modelos avançados de grande porte ou para executar operações de inferência que alimentam agentes como ChatGPT e Claude, é necessária uma capacidade computacional colossal.

Os data centers de IA são compostos por redes interconectadas de processadores e dispositivos de armazenamento. Atualmente, as conexões entre esses sistemas computacionais utilizam principalmente backplanes e cabos de cobre. No entanto, os data centers enfrentam hoje um desafio comum e severo: tanto dentro dos servidores quanto entre eles, há uma urgente necessidade de aumentar significativamente a largura de banda das redes.

Do ponto de vista tecnológico, a abordagem tradicional consiste em elevar continuamente a frequência de transmissão do sinal nas redes de cobre. Contudo, essa solução está se aproximando dos limites físicos: à medida que a frequência de transmissão cresce, o consumo de energia por bit, o calor gerado e a complexidade do sistema aumentam de forma acelerada. Por isso, a indústria vem buscando ativamente soluções alternativas.

Diante disso, a ams OSRAM está desenvolvendo uma solução de transmissão óptica baseada em microLEDs para a transferência de dados de alta largura de banda em data centers de IA. As redes ópticas tradicionais de alta largura de banda adotam um modelo “rápido e estreito”, transmitindo dados em altíssima frequência por meio de uma única fibra; já a ams OSRAM utiliza uma arquitetura “lenta e ampla”, substituindo o único laser de alta potência e alta velocidade por centenas ou até milhares de emissores microLED trabalhando em paralelo.

Essa matriz de microLEDs e a tecnologia de controle de seus drivers já foram implementadas com sucesso no mercado na plataforma EVIYOS™ da ams OSRAM, usada em tecnologias de iluminação automotiva. Isso comprova que a empresa superou os desafios de fabricação e co‑encapsulamento de emissores microLED de alta densidade e circuitos de controle digital.

No entanto, os microLEDs destinados à comunicação de dados diferem tanto em especificações de desempenho quanto em métodos de implementação em relação à iluminação automotiva. Atualmente, os fabricantes de equipamentos de rede que desejam promover inovações com microLEDs aguardam resultados concretos que comprovem o desempenho desses sistemas em condições reais de operação nos data centers.

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Modelo de simulação: reproduzindo o desempenho real da conexão

do link sob condições reais

Para isso, a ams OSRAM desenvolveu um método capaz de validar com precisão as exigências específicas do setor: a empresa criou um modelo de simulação de sistema de alta precisão que, alimentado por fluxos reais de dados de IA, avalia integralmente o desempenho das ligações de comunicação baseadas em microLEDs.

O modelo de nível de sistema da ams OSRAM integra funcionalidades de simulação no domínio do tempo, no domínio da frequência e de taxa de erro de bits. Ele não apenas simula as características de transmissão dos microLEDs, fotodiodos, lentes e diversos tipos de fibras ópticas, mas também modela equalizadores de transmissão, drivers, equalizadores de recepção e amplificadores. Em outras palavras, esse modelo abrange completamente todos os componentes-chave da interface eletro‑óptica da ligação de dados ópticos dos servidores de IA.

Figura: Equilibrando alta densidade e alta largura de banda: sistema de transmissão de dados ópticos baseado em microLEDs

Esses modelos de nível de dispositivo combinam os parâmetros medidos das características dos microLEDs com modelos do comportamento físico de outros componentes, permitindo analisar de forma integrada o impacto de fatores como a distribuição da radiação dos microLEDs, a sensibilidade dos fotodiodos e a dispersão cromática e modal das fibras ópticas — parâmetros elétricos e ópticos fundamentais. Com base nisso, o modelo de simulação pode gerar com precisão indicadores-chave de desempenho (KPIs), como taxa de erro de bits, consumo de energia por bit e relação sinal‑ruído.

Os usuários podem calcular flexivelmente os KPIs para condições de operação e combinações de componentes específicas: por exemplo, o modelo mostra visualmente como os KPIs variam ao alterar o comprimento ou o tipo de fibra óptica; e, ao otimizar para uma determinada taxa de erro de bits, é possível avaliar e equilibrar mudanças entre desempenho e consumo de energia.

A inversão do raciocínio também é viável: o modelo pode, a partir de requisitos específicos de otimização do sistema, deduzir as especificações exatas que cada componente da ligação deve atender.

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Expansão contínua: simulação de alta confiabilidade

para habilitar validação e otimização precisas de soluções

Atualmente, as funcionalidades desse modelo estão sendo ampliadas; futuramente, planeja-se incluir simulações de interferência eletromagnética e óptica entre microLEDs compactamente agrupados e fotodiodos, bem como das propriedades térmicas dos dispositivos encapsulados.

Figura: Este modelo de simulação permite visualizar claramente o desempenho do sistema em cada ponto da cadeia de sinal

Para fabricantes de equipamentos de rede e outros parceiros e clientes potenciais, isso significa que, antes de investir no projeto e na fabricação do primeiro hardware de interconexão de dados baseado em microLEDs, é possível realizar uma validação e otimização precisas da solução por meio de uma modelagem confiável de nível de sistema da ligação.

Com esse modelo de simulação, os parceiros podem definir com exatidão os requisitos técnicos de cada componente independente da ligação de dados, avaliar a disponibilidade dos componentes necessários e confirmar plenamente a viabilidade do projeto do sistema como um todo.

Fonte: ams OSRAM