Laser Tanpa Komponen Bergerak, Kunci Data Center AI Bergerak Secepat Cahaya

Lonjakan pembangunan pusat data mendorong kebutuhan baru pada jaringan internal yang lebih cepat, lebih hemat energi, dan lebih ringkas. Di tengah permintaan komputasi AI yang terus naik, teknologi yang mampu memindahkan berkas laser secara langsung kini dipandang sebagai salah satu kunci untuk menekan latensi dan konsumsi daya.

Pusat data modern tidak lagi hanya soal server dan penyimpanan. Fasilitas besar dapat mengonsumsi lebih dari 100 MW daya, menampung hingga exabyte data, dan mengelola trillions paket data di antara server, sistem penyimpanan, serta beban kerja AI yang makin padat.

Mengapa switching optik jadi penting

Masalah utama pusat data adalah cara memindahkan aliran data berkecepatan tinggi antarjalur secara efisien. Selama puluhan tahun, industri memakai pendekatan listrik-digital yang terus berkembang, tetapi kini beban jaringan sudah jauh lebih besar daripada kapasitas desain lama.

Optical Circuit Switching atau OCS muncul sebagai jawaban untuk kebutuhan itu. Teknologi ini mengalihkan sinyal optik secara langsung, tanpa proses opto-elektro-opto yang biasanya menambah kehilangan sinyal, panas, ukuran, dan konsumsi daya.

Pada level operasional, OCS membantu dynamic network reconfiguration untuk menyeimbangkan beban data dan komputasi. Pendekatan ini dinilai penting karena jaringan pusat data hyperscale harus melayani ribuan server dan lalu lintas yang berubah sangat cepat dari menit ke menit.

Dari switchboard manual ke laser programmable

Perjalanan switching jaringan dimulai dari sistem manual pada awal abad ke-20. Operator telepon dulu memasang patch cord tembaga secara langsung pada switchboard, lalu berkembang ke switching elektromekanis, sebelum masuk ke era digital dengan PCM pada era 1940-an.

Tonggak berikutnya datang saat exchange telepon digital penuh mulai beroperasi di London pada 1968. Setelah internet tumbuh pesat pada pertengahan 1990-an, kebutuhan bandwidth melonjak lagi, dan data akhirnya menjadi trafik dominan di jaringan telekomunikasi, ISP, dan kabel pada 2005.

Perubahan itu berlanjut ketika web services, cloud, smartphone, dan media sosial memperbesar volume data. AWS meluncurkan layanan komputasi awan dan penyimpanan data pertama pada 2006, sementara iPhone pada 2007 mendorong ledakan aplikasi digital yang memerlukan transfer data masif.

Tiga pendekatan yang sedang menonjol

Berikut ringkasan pendekatan teknologi yang kini menonjol di ruang switching optik pusat data:

1. MEMS optical circuit switching
   Lumentum memakai array cermin MEMS pada switch port besar seperti 300×300. Solusi ini menarik untuk skala besar, tetapi masih memiliki insertion loss sekitar 2 dB per switch.

2. SiPh dengan beam steering solid-state
   Voyant Photonics mengembangkan matriks switch optik padat berbasis silicon photonics untuk solusi lidar solid-state, dan pendekatan ini dinilai berpotensi berguna untuk OCS karena reconfigurasinya cepat dan skalabel.

3. Metasurface programmable optics
   Lumotive menawarkan switching laser dua dimensi berbasis Light Control Metasurface yang tidak punya komponen bergerak. Sistem ini bekerja pada panjang gelombang 1310 dan 1550 nm, dengan sudut sempit hingga lebar 140° pada kedua sumbu, sehingga cocok untuk jaringan mesh pusat data berdensitas tinggi.

Apa yang membuat teknologi laser ini menarik

Keunggulan utama teknologi berbasis metasurface dan fotonik terintegrasi terletak pada sifat all-optical. Sistem ini menekan latensi karena sinyal tidak perlu dikonversi ke listrik terlebih dahulu, lalu mengurangi panas, ukuran perangkat, dan kebutuhan pendinginan.

Dr. David R. Smith dari Duke University menilai demonstrasi beamforming dua dimensi di platform metasurface semikonduktor sebagai “milestone penting” karena membuka jalur yang kredibel menuju sistem optik yang bisa diproduksi massal. Pernyataan itu sejalan dengan kebutuhan industri akan perangkat yang bukan hanya canggih, tetapi juga manufacturable.

Dr. Gleb Akselrod, pendiri Lumotive, juga menekankan bahwa kemampuan phase function yang bisa ditulis pada tiap pixel metasurface memungkinkan fungsi pembentukan berkas yang sangat fleksibel. Dalam konteks pusat data, fleksibilitas ini relevan untuk mesh networking dinamis, pengelolaan interkoneksi padat, dan penghematan ruang rak.

Mengapa pasar pusat data ikut terdorong

Dorongan terbesar datang dari AI dan crypto boom yang dimulai pada 2020. Kebutuhan training model AI, layanan digital, dan inferensi skala besar membuat hyperscale data center harus memperluas kapasitas listrik, lahan, dan pendinginan dalam waktu singkat.

Persoalan ini juga membawa dampak sosial. Pusat data kerap dibangun dekat permukiman, termasuk di Virginia Utara, sehingga masyarakat menuntut bukti bahwa ekspansi infrastruktur digital tidak mengorbankan lingkungan dan kualitas hidup.

Jim Anderson, CEO Coherent Corporation, menilai optical circuit switching akan menjadi elemen penting dalam evolusi arsitektur pusat data. Ia menegaskan bahwa kebutuhan bandwidth dan efisiensi terus naik, sehingga inovasi dalam cara cahaya dikendalikan akan semakin menentukan performa jaringan skala besar.

Di tahap berikutnya, kompetisi bukan hanya soal kecepatan transmisi, tetapi juga kemampuan memindahkan berkas laser secara presisi, hemat energi, dan dapat diprogram perangkat lunak. Di pusat data modern, cahaya yang bergerak secepat mungkin mulai menjadi bagian inti dari strategi untuk menampung komputasi AI tanpa memperbesar jejak daya dan ruang secara berlebihan.