Können die Zuverlässigkeitsstandards für optische Module/Geräte in Rechenzentren gelockert werden?
Dec 11, 2025|
◆Anforderungen an den Stromverbrauch optischer Module im Rechenzentrum
Unterschiede in den Arbeitsumgebungen optischer Module in Telekommunikations- und Rechenzentren
Es gibt drei Hauptunterschiede:
Unterschiedliche Betriebstemperaturen
Telekommunikationsanwendungen unterliegen täglichen Temperaturschwankungen aufgrund tageszeitlicher Temperaturunterschiede sowie saisonalen Temperaturschwankungen aufgrund der wechselnden Jahreszeiten. Optische Module müssen sich an diese Variationen anpassen. Telekommunikationsanwendungen-werden in Innen- und Außenumgebungen unterteilt. Die Temperatur in Innenräumen beträgt 0 bis 70 Grad, was allgemein als kommerzielle Temperatur bezeichnet wird. Außenumgebungen erfordern im Allgemeinen -40 bis 85 Grad, was allgemein als Industriequalität bekannt ist.
Rechenzentren sind anders; ihreoptische ModuleSie müssen nur einen 10-Grad-Temperaturzyklus durchlaufen, der äußerst stabil ist.
Können wir die Anforderungen an Lebensdauer-Zuverlässigkeitstests bei hohen{0}Temperaturen und hoher-Luftfeuchtigkeit senken, die wir täglich in Rechenzentren verlangen?
Unterschiedliche Produktlebenszyklen
Von Telekommunikationsanwendungen- wird erwartet, dass sie nach ihrer Bereitstellung jahrzehntelang halten. Typische Zuverlässigkeitslebenszyklen werden auf der Grundlage von 20 Jahren entworfen und bewertet.
Rechenzentrumsanwendungen werden in der Regel alle zwei bis drei Jahre ausgetauscht.
Okay, ich mache also etwas, das 50 Jahre lang nicht kaputt geht, aber man nutzt es zwei Jahre lang und wirft es dann weg? Können wir die Anforderungen an die Lebensdauer etwas senken?
Verschiedene Redundanzdesigns
Telekommunikationsanwendungen verfügen über Leitungsredundanzdesigns, die Redundanz ist jedoch nicht groß. Auf kritischen Leitungen kommt Backup-Kommunikationsvermittlung zum Einsatz. Allerdings hören wir oft Nachrichtenberichte darüber, dass Zehntausende Benutzer vom Ausfall eines einzigen Hauptgeräts betroffen sind, was sich auf ihre Telefonanrufe und ihren Internetzugang auswirkt. Kurz gesagt, die Funktionsunfähigkeit optischer Module ist ein kritisches Problem. Rechenzentren verfügen über eine viel größere Redundanz, insbesondere da über 90 % der Server Cloud-Server sind. Daher bemerken Benutzer fast nichts von einem Ausfall eines optischen Moduls. Selbst wenn einige optische Module zufällig ausfallen, können sie für Lieferanten einfach ausgetauscht werden.
Können also die Zuverlässigkeitsanforderungen an optische Module gelockert werden? Aus Anwendungssicht hat eine Lockerung der Zuverlässigkeitsanforderungen kaum Auswirkungen auf die Kunden. Die nächste Frage ist: Was soll gelockert werden? Wie soll es entspannt sein? Und warum sollte es entspannt sein?
Hauptfehlerkomponenten und Fehlerursachen in optischen Modulen
Facebook veröffentlichte Ausfallstatistiken für a100G optisches ModulDies zeigt, dass 97 % der Ausfälle laser-bedingt waren, wobei die meisten innerhalb von drei Monaten nach der ersten Inbetriebnahme des Lasers auftraten. Sollte die Definition des Frühausfalls angepasst werden, wenn die Mehrzahl der Ausfälle innerhalb von drei Monaten auftritt? Unter den ausgefallenen Lasern ist die Ausfallrate von DFBs (Digital Bulbs) deutlich höher als die von EMLs (Electromagnetic Laminates) (mehrere Hundert Mal höher). Dies wirft die Frage auf, ob Dr. Zeng von Facebook glaubt, dass DFBs im Direktmodulationsmodus anfälliger für Störungen sind als DFBs, die kontinuierlich Licht aussenden (so wie ein stationärer Draht lange halten kann, aber wiederholtes Biegen ihn leicht brechen lässt).
Sollten daher bei Lasern, die die primären Ausfallziele darstellen, die Zuverlässigkeitstests auf Laser-Wafer-Ebene erhöht werden? Wenn es mit dem Modulationsmodus zusammenhängt, sollten langfristige Lebensdauertests eine Verifizierung im Modulationsmodus umfassen?
Lockern Sie die Anforderungen an die Zuverlässigkeit
Wenn die Anforderungen an die Zuverlässigkeit gelockert werden sollen, stellt sich insbesondere die Frage, ob wir die Anzahl der Testobjekte reduzieren, die Testbedingungen herabsetzen, die Testzeit verkürzen oder die Anzahl der Testproben reduzieren sollen?
Anzahl der Testaufgaben reduzieren?
Tatsächlich gibt es nicht viele Zuverlässigkeitstestobjekte. Selbst wenn ein oder zwei entfernt werden, sind sie nicht der Lebensdauertest bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit, der den Herstellern optischer Modulgeräte am Herzen liegt. Es handelt sich vielmehr um einige weniger wichtige Elemente. Die Reduzierung der Anzahl der Testaufgaben ist sinnvoll, aber nicht sehr bedeutsam.
Testbedingungen reduzieren?
Dies ist möglich, aber wie viel reduziert werden kann, erfordert eine Datenanalyse, um die geeigneten Testbedingungen zu finden.
Testzeit komprimieren?
Wie wäre es mit 500 Stunden, nicht 5000 Stunden, nicht 2000 Stunden, nicht 1000 Stunden, sondern nur 500 Stunden? Auf diese Weise verursachen Zuverlässigkeitstests keinen langen Produkteinführungszyklus.
Intel gab eine interessante Antwort: Basierend auf dem Beschleunigungsfaktor des GR468 kann eine 10-jährige Lebensdauer in 6 Wochen getestet werden, wobei ein Beschleunigungsfaktor von 100 verwendet wird.
Wenn wir dann die Zuverlässigkeitstesttemperatur auf 130 Grad erhöhen, beträgt der Beschleunigungsfaktor das 1000-fache, und eine Lebensdauer von 17 Jahren kann in einer Woche getestet werden.
Das scheint die Zeit noch mehr zu komprimieren, oder?
Könnten wir die Testzeit für die lange Lebensdauer verkürzen, indem wir die Probengröße erhöhen, beispielsweise 500 Proben für 500 Stunden bei hoher Temperatur und Luftfeuchtigkeit?
Reduzieren Sie die Stichprobengröße für Zuverlässigkeitstests?
Broadcom verfügt über eine statistische Analyse der Abweichungen in der Lebensdauervorhersage, die durch unterschiedliche Stichprobengrößen verursacht werden. Die Schlussfolgerung lautet: „Unabhängig von der verwendeten Technologie kann man nicht damit rechnen, die Anzahl der Stichproben zu reduzieren, um das Ziel der Reduzierung der Zuverlässigkeitsanforderungen zu erreichen“, da eine kleine Stichprobengröße selbst zu Verzerrungen führt.
Wie sollte der Standard definiert werden, wenn die Anforderungen an die Zuverlässigkeit gelockert werden sollen?
Vor 20 Jahren war GR468 ein Maßstab in der optischen Kommunikationsbranche. Tatsächlich gab es bereits 2004 einen Zuverlässigkeitsstandard namens GR3013 für kurze Lebenszyklen.
Allerdings ist dieser neue Standard mit gelockerten Zuverlässigkeitsanforderungen wenig bekannt, zumindest habe ich davon gehört.
Heute Nachmittag verwendeten große Hersteller noch GR468 zur Analyse.
Sollte der gelockerte Zuverlässigkeitsstandard also eine völlig neue Standardreihe sein? Das birgt das Risiko von etwas Ähnlichem wie GR3013 – die Industrie verbringt viel Zeit damit, Standards zu entwickeln, und dann bleiben sie unbekannt …
Option zwei: GR3013 ändern und implementieren und dann bewerben.
Option drei: Entwicklung einer milderen Version von CR468, die für Rechenzentren geeignet ist.
Dies ist ein sehr spezifisches Problem in der Industriekette. -Wie kann man es umsetzen?
Die grundlegende Frage lautet: „Werden die Kosten gesenkt, wenn die Zuverlässigkeitsstandards gelockert werden?“
Welche Vorteile haben Rechenzentrumsbetreiber durch die Lockerung der Zuverlässigkeitsanforderungen? Niedrige Kosten sind ihr Hauptziel. Laser haben die höchste Ausfallrate. Hersteller wie Sumitomo und Broadcom, die Laser herstellen, verwendeten jedoch Texte, Formeln und Diagramme, um die Botschaft zu vermitteln, dass eine Lockerung der Zuverlässigkeitsanforderungen nicht zu einer Kostensenkung führt. Tatsächlich steigen die Kosten, wenn der Zuverlässigkeitsüberprüfungsprozess für Laserwafer geändert wird.
Bei Lasern beruht die Zuverlässigkeit auf kontinuierlicher technologischer Verbesserung. Eine Lockerung der Zuverlässigkeitsanforderungen ist keine Möglichkeit, Kosten zu senken. In einem Satz in der Präsentation von Broadcom hieß es: „Denken Sie über andere Möglichkeiten nach, um die Kosten zu senken …“