Veri merkezlerinde bakırın yerini fotonik teknolojisi alıyor

Veri merkezlerinde sunucular arasındaki veri trafiğini taşıyan bakır kabloların yerini ışık temelli bağlantılar alıyor. Yaklaşık 100 MW büyüklüğündeki tipik bir tesiste 70 tona kadar bakır sunucularda, 20 tona kadar bakır ise bu sunucuları birbirine bağlayan ağ kablolarında bulunuyor. Yapay zeka çip üreticisi Nvidia'nın teknolojiye ağırlık vermesi, geçişi hızlandıran etkenler arasında sayılıyor.

100 MW'lık tesiste 400 ton bakır

Veri merkezlerinin büyüklüğü megavatla ölçülüyor ve yaklaşık 100 MW'lık bir tesisin toplam bakır kullanımı 400 tonu buluyor. Bu metalin büyük bölümü tesise elektrik sağlayan altyapıda ve soğutma sistemlerinde yer alıyor. Değişimin odağı ise işlem birimleri arasındaki kablolama.

İlgili: Çinli matematikçiler yapay zekâyı araştırmalara taşımak için Pekin'de ittifak kurdu

Veri merkezi operatörü Digital Realty'nin teknoloji direktörü Chris Sharp, "Sanırım bakırın sonuna geldik" diyor. Kastedilen metalin tükenmesi değil; sektörde pek çok kişi bakırın daha az kullanılacağına dair beklenti taşıyor. Sharp, "GPU'lar, CPU'lar ve tüm bu işlem gücü arasındaki kablolar bizi yavaşlatan şey" diyerek sorunun hangi katmanda olduğunu işaret ediyor.

Işık neden daha az soğutma gerektiriyor?

Fotonik teknolojisi, veriyi elektron yerine fotonlarla, yani ışıkla taşıyor. Fiber optik onlarca yıldır uzun mesafeli iletişimde kullanılıyor; şimdi bu kullanımın veri merkezinin içine taşınması hedefleniyor. Bunun için optik bileşenlerin elektrikli bileşenlere doğrudan, kimi zaman çiplerin üzerinde bağlanması gerekiyor.

Sağlanan avantaj ısıyla ilgili: elektriğin yarattığı ısınma ışıkta görülmüyor, daha az ısı ise soğutma sistemleri için daha az enerji anlamına geliyor. Silicon photonics foundry Cornerstone Labs'in yönetici direktör yardımcısı Callum Littlejohns, "Çok fazla enerji tasarrufu sağlayabilirsiniz" diyor. Littlejohns ayrıca aynı kanaldan birden fazla veri akışının iletilebilmesinin kapasiteyi artırdığını belirtiyor.

Maliyet, ısı ve tedarik zinciri engeli

Hewlett Packard Labs kıdemli başkan yardımcısı Andrew Wheeler, sektörün elektrik tarafında maliyeti düşürmede, tasarımda, üretimde, testte ve devreye almada iyi bir noktaya geldiğini, optik tarafta ise maliyetin nasıl düşürüleceğinin hâlâ çözülmeye çalışıldığını söylüyor. Üretim sürecinin parçaları dünyaya dağılmış durumda; nihai montaj Tayvan'da kümelenmiş paketleme tesislerinde yapılıyor.

Isı tarafında tablo karmaşık. Optik ağ cihazları çok daha az ısı üretse de veri merkezindeki diğer bileşenler ortamı ısıtmaya devam ediyor. Wheeler'a göre bu, ısıya çok hassas olan optik bileşenler için güvenilirlik sorunu yaratıyor; operatörlerin ve ekipman üreticilerinin belirlenen termal sınırların içinde kalması gerekiyor.

Kurulum ve bakım da insan hızında ilerliyor. Optik ağlar veriyi neredeyse ışık hızında taşısa da ağ tasarımcıları, saha destek mühendisleri ve montaj ekiplerinin yeni beceriler öğrenmesi gerekiyor. Sharp, fiberde keskin dönüşlerin mümkün olmadığını, yapının nasıl kurulacağına dair ince ayrıntılar bulunduğunu ekliyor.

Laboratuvardan sahaya geçiş

İrlanda'daki Tyndall Research Institute'ta fotonik paketleme ve sistem entegrasyonu araştırmalarını yürüten Peter O'Brien, akademi ve ticari şirketlerin yıllardır bu alanda çalıştığını, teknolojinin çok sayıda üretim zorluğuyla karşılaştığını hatırlatıyor. O'Brien, optik ve fotonikte bir tür sıfırlama yaşandığını ve teknolojinin laboratuvardan yaygın uygulamaya geçmeye hazır olduğunu söylüyor.

Optik şirketi Resolight.ai'nin CEO'su Ofer Shapiro ise ışığın yalnızca veri taşımak için değil, veriyi işlemek için de kullanılması gerektiğini savunuyor. Şirket, sunucular arasındaki iletişimi yöneten geleneksel elektronik ağ anahtarlarının tamamen optik cihazlarla değiştirilmesini öneriyor. Shapiro, verinin sürekli fotondan elektrona ve yeniden fotona çevrilmesinin anlamsız olduğunu, verinin optik alanda kalmasının daha fazla enerji tasarrufu sağlayacağını belirtiyor.

Şu an şirketler fotonik üretimini büyütmeye odaklanmış durumda. Littlejohns'a göre fotonik teknolojisinde elektronik üretimden edinilen bilginin yeniden kullanılabilmesi maliyeti düşürecek. Fotonik bileşenler, bilgisayar çiplerinde kullanılan silikon bileşenlerden genel olarak daha büyük olduğu için eski nesil işlemciler için kullanılan silikon üretim ekipmanı yeniden değerlendirilebiliyor. Cornerstone'un üretim araçlarından biri, yüzyılın başında piyasaya sürülen Pentium 4 çiplerini üretmek için kullanılan eski bir Intel hattından geliyor.