Pesquisa da empresa aponta sistema que pode reduzir em até 50% o consumo de energia nas redes internas de centros de dados
A Microsoft anunciou avanços em tecnologias de rede que podem transformar a infraestrutura de datacenters utilizados em serviços de nuvem e inteligência artificial. Entre as principais novidades está um sistema baseado em MicroLEDs de baixo custo que promete aumentar a eficiência energética e reduzir os custos de transmissão de dados dentro dessas estruturas.
Desenvolvida no laboratório da empresa em Cambridge, a tecnologia foi projetada como uma alternativa mais eficiente aos cabos ópticos utilizados atualmente em centros de dados. A expectativa da companhia é que o sistema seja comercializado em parceria com fabricantes da indústria a partir do final de 2027.
O desenvolvimento ocorre em um momento de rápida expansão da demanda por computação em nuvem e aplicações de inteligência artificial, que exigem cada vez mais capacidade de processamento e transferência de dados entre servidores.
Pressão crescente sobre redes de datacenters
Grande parte da infraestrutura digital que sustenta serviços online depende de cabos de fibra óptica que transportam dados por meio de pulsos de luz emitidos por lasers. Esses sinais percorrem filamentos de vidro extremamente finos e permitem que conteúdos digitais — como vídeos, fotos e mensagens — sejam transmitidos rapidamente entre servidores, datacenters e usuários.
Embora seja uma tecnologia altamente eficiente, a expansão das cargas de trabalho em inteligência artificial tem pressionado os limites desses sistemas. Fatores como consumo de energia, densidade de conexões, confiabilidade e limitações físicas de distância tornaram-se desafios importantes para empresas que operam grandes infraestruturas digitais.
Diante desse cenário, pesquisadores da Microsoft passaram a buscar alternativas capazes de aumentar a capacidade de transmissão de dados sem elevar proporcionalmente o consumo energético ou os custos de operação.
Sistema MicroLED substitui lasers em cabos ópticos
A nova tecnologia utiliza MicroLEDs disponíveis comercialmente em substituição aos lasers normalmente empregados em cabos de fibra óptica. Esses emissores de luz são combinados com um tipo especial de cabo conhecido como fibra de imagem, que possui milhares de núcleos internos capazes de transportar dados em canais paralelos.
Segundo o pesquisador principal do projeto, Paolo Costa, essa estrutura permite transmitir grandes volumes de informação de forma mais eficiente.
“A fibra de imagem parece uma fibra padrão, mas por dentro possui milhares de núcleos”, explicou Costa. “Essa era a peça que faltava. Finalmente tínhamos uma maneira de transportar milhares de canais paralelos em um único cabo.”
Com essa arquitetura, os pesquisadores estimam que o sistema poderá consumir cerca de 50% menos energia do que os cabos ópticos tradicionais baseados em laser. Além disso, a tecnologia tende a ser mais barata de fabricar e apresentar maior durabilidade operacional.
Os testes iniciais foram realizados em laboratório e incluíram uma prova de conceito desenvolvida em parceria com a empresa de semicondutores MediaTek e outros fornecedores. O objetivo foi miniaturizar a tecnologia para que pudesse ser integrada a transceptores compatíveis com equipamentos já utilizados em datacenters.
Diferença entre cabos de cobre e fibra óptica
Atualmente, os datacenters utilizam principalmente dois tipos de cabeamento para transmissão de dados entre servidores: cabos de cobre e cabos de fibra óptica.
Os cabos de cobre são normalmente utilizados em conexões muito curtas, como dentro de racks individuais de servidores. Eles são considerados confiáveis e rápidos, mas apresentam limitações físicas de distância, geralmente não ultrapassando dois metros.
Já os cabos de fibra óptica conseguem transportar dados por distâncias muito maiores, inclusive entre continentes. No entanto, quando grandes volumes de dados precisam ser transmitidos em longas distâncias, o consumo de energia e a complexidade dos sistemas aumentam.
A tecnologia baseada em MicroLED busca combinar vantagens de ambas as abordagens, permitindo conexões de alta capacidade com maior eficiência energética.
De acordo com especialistas envolvidos no projeto, enquanto os sistemas ópticos tradicionais utilizam poucos canais extremamente rápidos para transmissão de dados — o que pode ser descrito como uma abordagem “estreita e rápida” — o sistema MicroLED utiliza milhares de canais independentes operando simultaneamente.
Esse modelo foi descrito pelos pesquisadores como uma abordagem “ampla e lenta”, comparável a um rio largo que transporta o mesmo volume de água que um riacho estreito, porém com fluxo mais distribuído.
Para Doug Burger, vice-presidente corporativo da área de pesquisa da Microsoft, a inovação pode ter impacto significativo na infraestrutura digital.
“A ideia inicial de usar LEDs para enviar dados de forma mais barata — e com menor consumo de energia — do que cobre e fibra óptica parecia uma fantasia. Essa inovação tem o potencial de mudar praticamente todos os aspectos da infraestrutura de computação”, afirmou.
Fibra de núcleo oco já está em uso no Azure
Além do sistema baseado em MicroLED, a Microsoft também vem investindo em outra inovação de rede: a tecnologia conhecida como Hollow Core Fiber (HCF), ou fibra de núcleo oco.
Diferentemente das fibras ópticas tradicionais, nas quais a luz viaja através de vidro sólido, a HCF transporta sinais por meio de um núcleo oco preenchido por ar. Esse formato permite que a luz viaje mais rapidamente, reduzindo a latência e aumentando a velocidade de transmissão de dados.
A tecnologia já está em uso em algumas regiões da infraestrutura global do Microsoft Azure e está sendo gradualmente expandida para outros datacenters da empresa.
Pesquisas indicam que a HCF pode oferecer transmissão de dados até 47% mais rápida e latência aproximadamente 33% menor em comparação com fibras monomodo convencionais.
A tecnologia foi originalmente desenvolvida na Universidade de Southampton e posteriormente aprimorada pela empresa Lumenisity, adquirida pela Microsoft em 2022.
Tecnologias complementares para a infraestrutura de nuvem
De acordo com Frank Rey, gerente geral da área de redes hyperscale do Azure, as tecnologias MicroLED e Hollow Core Fiber têm funções complementares dentro da infraestrutura da empresa.
Enquanto o sistema MicroLED tende a ser utilizado principalmente dentro dos datacenters — conectando servidores e unidades de processamento gráfico (GPUs) — a fibra de núcleo oco pode ser empregada para conexões de longa distância entre datacenters ou entre diferentes regiões de nuvem.
Segundo o executivo, a combinação dessas tecnologias permite ampliar o alcance das regiões do Azure e melhorar a eficiência energética da infraestrutura.
“Com o MicroLED, você tem a eficiência pura do LED em comparação com um laser. Isso tem um impacto direto no consumo de energia em qualquer datacenter. Já o Hollow Core nos permite ampliar a área atendida por um datacenter e reduzir a necessidade de amplificação de sinal”, explicou.
A redução da necessidade de amplificação significa menos equipamentos intermediários, menos prédios de suporte e menor consumo de energia ao longo da rede.
Pesquisa e colaboração industrial
O desenvolvimento dessas tecnologias envolveu uma equipe multidisciplinar formada por especialistas em ciência da computação, engenharia óptica, fotônica, processamento de sinais e design de hardware.
No laboratório de Cambridge, um protótipo funcional do sistema MicroLED ocupa uma grande bancada repleta de sensores, lentes e cabos luminosos. Embora o equipamento de pesquisa seja relativamente grande, os componentes já foram miniaturizados para caber em um transceptor metálico do tamanho aproximado de um polegar humano.
Esse dispositivo pode ser conectado diretamente a servidores em datacenters, permitindo que a tecnologia seja integrada à infraestrutura existente sem necessidade de mudanças estruturais complexas.
A Microsoft também anunciou parcerias com fabricantes para ampliar a produção da fibra de núcleo oco e acelerar sua implantação em datacenters ao redor do mundo.
Infraestrutura invisível que sustenta a internet
Apesar de pouco visíveis para os usuários finais, as redes que conectam servidores e datacenters são um dos pilares da economia digital. Cada mensagem enviada, vídeo assistido ou interação com sistemas de inteligência artificial depende de uma complexa infraestrutura de transmissão de dados.
Com a expansão de aplicações baseadas em inteligência artificial, a expectativa é que a demanda por capacidade de rede continue crescendo nos próximos anos.
Nesse contexto, avanços como o sistema MicroLED e a fibra de núcleo oco indicam novos caminhos para tornar essa infraestrutura mais eficiente, rápida e sustentável.
