慶應義塾大学がAIデータセンター向け光ファイバ技術を開発、1心あたり106.25Gbpsの超高速伝送を実現

記事の要約

• 慶應義塾大学が次世代AIデータセンター向けプラスチック光ファイバ技術を開発
• マルチコア構造で1心あたり106.25 Gbpsの超高速伝送に成功
• 低コスト、低遅延、低消費電力の光通信実現に貢献

慶應義塾大学が次世代AIデータセンター向けプラスチック光ファイバ技術を開発

慶應義塾大学は2024年4月22日、次世代AIデータセンターに不可欠な高密度・低遅延の大容量光通信を実現する革新的技術として、多心（マルチコア）構造の屈折率分布型プラスチック光ファイバ（GI型POF）の開発に成功したと発表した。この技術により、1心あたり最大106.25 Gbpsの超高速伝送が可能になる。

近年、生成AIの急速な普及に伴い、データセンターでは従来を大きく上回る超大容量・低遅延の通信技術が求められている。特に、大量のGPUやアクセラレータを連携させるAI処理では、機器同士を接続する短距離光通信の性能がシステム全体の処理能力に直結するため、重要な要素となっているのだ。

本研究グループは、高速通信が可能なGI型POFを押出成形により一括多心化する技術を確立した。この手法で作製されたマルチコアGI型POFは、1心あたり100 Gbpsを超える超高速伝送を実現するとともに、従来のガラス製光ファイバで必要とされていた煩雑な多心化工程を不要とすることで、大幅なコスト削減に貢献できる。

マルチコアGI型POFの特徴

GI型POF（屈折率分布型プラスチック光ファイバ）について

GI型POF（屈折率分布型プラスチック光ファイバ）とは、Graded-Index Plastic Optical Fiberの略称であり、コアの屈折率が中心から外側に向かって徐々に変化する構造を持つ光ファイバのことだ。この構造により、モード（光の通り道）ごとの伝送速度を均一化することで信号の歪み（モード分散）を抑え、高速通信が可能になる。

• 高速通信が可能
• 柔軟で軽量
• ノイズを低減

プラスチック材料を用いているため、柔軟で軽量であり、押出成形によって多心構造を一括で成形することができる。さらに、コア内部に形成されるプラスチック特有の微細な不均一構造によって光の干渉性が抑えられ、伝送中のノイズを大幅に低減する効果がある。

次世代AIデータセンター向けプラスチック光ファイバ技術に関する考察

慶應義塾大学による今回の成果は、AIデータセンターにおけるボトルネック解消に大きく貢献する可能性を秘めていると言えるだろう。特に、生成AIの普及に伴い、データセンターの通信速度に対する要求はますます高まっており、低コストかつ高性能な光ファイバ技術の確立は喫緊の課題となっている。

今後の課題としては、今回開発されたプラスチック光ファイバの耐久性や長期信頼性の検証が挙げられる。また、実用化に向けては、VCSEL（面発光レーザ）などの周辺デバイスとの連携や、量産化に向けた技術開発も重要になるだろう。これらの課題を克服することで、AIデータセンターだけでなく、様々な分野での応用が期待される。

今後は、さらなる高速化や低消費電力化に向けた研究開発が進むとともに、プラスチック光ファイバの新たな応用分野が開拓されることを期待したい。例えば、医療分野や自動車分野など、高速・低遅延通信が求められる分野での活用が考えられる。

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