Utilizando MicroLEDs de baixo custo, inovação em redes da Microsoft visa tornar os datacenters mais eficientes
CAMBRIDGE, REINO UNIDO — Antes de aparecerem na tela em sua mão ou em sua mesa, essa história e suas fotos existiam como pulsos de luz, disparados por lasers, que passavam por filamentos de vidro tão finos quanto um fio de cabelo humano.
É um milagre invisível da engenharia. Como os dados e os serviços nos são entregues de forma integrada por meio de cabos de fibra óptica, nem pensamos nisso.
Mudanças inovadoras estão a caminho naquilo que um especialista da Microsoft chamou de “encanamento digital” que torna essa mágica possível.
Uma invenção da Microsoft que utiliza MicroLEDs de baixo custo e foi projetada para ser uma alternativa mais eficiente aos cabos que transmitem atualmente dados em datacenters deverá ser comercializada com parceiros da indústria no final de 2027, afirmou o pesquisador principal do projeto.
O desenvolvimento deste novo sistema é oportuno. Com o rápido crescimento da demanda por IA e computação em nuvem, as tecnologias de rede existentes estão cada vez mais limitadas por restrições físicas de distância, consumo de energia, densidade e confiabilidade.
A nova tecnologia MicroLED, desenvolvida pelo Microsoft Research Lab em Cambridge, Reino Unido, em colaboração com equipes do Azure Core, Azure Hardware Systems and Infrastructure e Microsoft 365, apresenta diversas vantagens em relação aos tipos de cabos usados atualmente.
Os pesquisadores esperam que o sistema utilize cerca de 50% menos energia do que os cabos ópticos convencionais baseados em laser, fundamentado em testes de laboratório realizados pela equipe e em estimativas de seu desempenho quando implantado.
Citando a pesquisa revisada por pares da equipe, o pesquisador principal do projeto, Paolo Costa, disse que esta alternativa também será menos cara de fabricar e terá outros benefícios, como uma vida útil mais longa.
A equipe da Microsoft concluiu recentemente um projeto de prova de conceito com a MediaTek e outros fornecedores para miniaturizar a tecnologia MicroLED e incorporá-la em um dispositivo transceptor compatível com os equipamentos usados atualmente em datacenters.
A nova tecnologia utiliza MicroLEDs baratos e disponíveis comercialmente em vez de lasers, e um tipo diferente de cabo também disponível comercialmente, conhecido genericamente como fibra de imagem, para transportar fótons de uma extremidade à outra.
“A fibra de imagem parece uma fibra padrão, mas por dentro possui milhares de núcleos”, disse Costa, gerente de pesquisa de parceiros da Microsoft. Ele explicou que a tecnologia já existia nos cabos usados para endoscopia médica, que basicamente envia uma minúscula câmera para dentro do corpo humano. “Essa era a peça que faltava. Finalmente tínhamos uma maneira de transportar milhares de canais paralelos em um único cabo.”
Dentro dos datacenters, dois tipos de cabos são normalmente usados para transmitir dados entre servidores: cabos de fibra óptica, que transportam fótons emitidos por lasers, e cabos de cobre, que transmitem dados com elétrons, para conexões mais próximas, rápidas e confiáveis.
Cada um tem suas limitações. O cobre só consegue conectar cabos a distâncias de até dois metros, mesmo transmitindo grandes volumes de dados. Cabos de cobre são normalmente usados em racks individuais para conectar unidades de processamento gráfico (GPUs), hoje em dia muito comuns, principalmente em aplicações de inteligência artificial. Os cabos de fibra óptica podem alcançar distâncias muito maiores (como, por exemplo, atravessar o fundo do Oceano Pacífico). Mas, com o aumento da distância e do volume de dados, surgem problemas de confiabilidade e consumo de energia.
A nova tecnologia resolve essas limitações em grande medida; os MicroLEDs são mais confiáveis do que os cabos de fibra óptica alimentados por lasers, que são vulneráveis a variações de temperatura e até mesmo à poeira, e consomem muito menos energia.
Os cabos de fibra óptica a laser atuais transmitem dados em pulsos de luz por meio de alguns canais. Como Costa descreve, essa é a abordagem “estreita e rápida” para a transmissão de dados.
O sistema MicroLED, com milhares de canais independentes, emite fótons em padrões que Costa comparou a QR codes. Ele descreve isso como a abordagem “ampla e lenta”. A transmissão de dados é proporcional à largura do canal, como um rio largo e de fluxo lento em comparação com um córrego estreito e de fluxo rápido, ambos transportando o mesmo volume de água.
“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”, disse Doug Burger, especialista técnico e vice-presidente corporativo da Microsoft Research. “Essa inovação tem o potencial de mudar praticamente todos os aspectos da infraestrutura de computação, começando pelos cabos ópticos de banda larga.”
Fibra de núcleo oco já em uso
O cabeamento MicroLED não é a única inovação em redes que está mudando a forma como os dados são transmitidos. Outro desenvolvimento é a fibra de núcleo oco (Hollow Core Fiber , ou HCF), que já está em uso em algumas regiões do Microsoft Azure e está em processo de implantação em mais locais globalmente.
Ambas as tecnologias serão apresentadas na edição de 2026 da Conferência e Exposição de Comunicações por Fibra Óptica (OFC) em março, incluindo pesquisas e avanços nas tecnologias HCF e MicroLED.
Em vez de transportar fótons em fibra óptica, a HCF, como o nome sugere, transporta sinais em um núcleo oco, através do ar, o que permite que a luz se mova ainda mais rápido, diminuindo a latência na mesma distância ou permitindo percorrer distâncias maiores. Isso significa que um datacenter poderia ser instalado mais longe sem perder a velocidade e a capacidade de resposta às quais o consumidor está acostumado. A inovação foi escolhida como uma das principais invenções do ano de 2025 pela revista Time .
A Microsoft concordou em colaborar com fabricantes para ajudar a aumentar a produção de HCF e equipar mais datacenters em todo o mundo.
Frank Rey, gerente geral da Microsoft Azure Hyperscale Networking, disse que, embora às vezes descreva seu trabalho como o de um “encanador digital”, sua equipe é, na verdade, “responsável por todas as salas, caixas e cabos que compõem a rede global da Microsoft”.
Segundo Rey, o HCF e o novo sistema MicroLED são tecnologias complementares, que ajudam a Microsoft a atingir seus objetivos de fornecer serviços de nuvem Azure da maneira mais rápida e eficiente possível.
De modo geral, o sistema MicroLED desempenhará um papel dentro de datacenters, conectando servidores e GPUs, afirmam seus criadores. O HCF tem capacidade para cobrir grandes distâncias, atendendo clientes e conectando datacenters, embora também possa eventualmente desempenhar um papel dentro das instalações, afirma o executivo.
Além disso, duas das grandes vantagens da fibra de núcleo oco (HCF) são a transmissão de dados até 47% mais rápida e a latência aproximadamente 33% menor em comparação com a fibra monomodo (SMF) convencional, de acordo com pesquisas publicadas. A HCF foi desenvolvida na Universidade de Southampton e aprimorada por uma empresa derivada chamada Lumenisity, adquirida pela Microsoft em 2022.
“Com o MicroLED, você tem a eficiência pura do LED em comparação com um laser”, disse ele. “Isso tem um impacto direto no consumo de energia em qualquer datacenter. E o Hollow Core nos permite estender a área atendida por um datacenter e uma região do Azure. E fora de uma localidade do Azure, se você puder ir muito mais longe antes de precisar de qualquer amplificação de sinal, isso significa menos prédios, geradores e consumo de energia.”
Rey afirmou que tanto o HCF quanto o sistema MicroLED foram projetados para serem instalados de forma rápida e sem dificuldades nos datacenters da Microsoft e de outras empresas.
Investigando o que é possível
No laboratório de Cambridge, um protótipo funcional do sistema MicroLED cobre grande parte de uma bancada de trabalho com uma complexa rede de cabos luminosos dispostos sobre uma estrutura metálica que suporta lentes, sensores de imagem e luzes MicroLED. Para lidar com um problema de tamanha complexidade, a Microsoft mobilizou uma equipe de especialistas, incluindo um cientista da computação, um especialista em lógica digital, projetistas de engenharia óptica, especialistas em fotônica integrada eletrônica e embalagens, um engenheiro mecânico e especialistas em comunicações ópticas e processamento de sinais.
Costa iniciou seu trabalho na Microsoft Research com um projeto sobre interruptores ópticos, mas eventualmente os pesquisadores perceberam que, para usar a ferramenta, precisariam de uma abordagem diferente para conectá-las.
“Pouco antes do início da pandemia, começamos a analisar como poderíamos tornar as conexões mais eficientes, e foi aí que nos voltamos para o desenvolvimento da abordagem MicroLED”, disse ele.
Desde então, Costa e sua equipe desenvolveram o sistema que pode ser visto na bancada do laboratório e, em colaboração com a MediaTek e outros fornecedores, miniaturizaram recentemente todo o componente para caber em um transceptor de metal, que se conecta a um servidor e tem aproximadamente o tamanho de um polegar grande.
Esse transceptor contém uma versão em miniatura de tudo o que está naquela bancada de laboratório abarrotada. Lentes minúsculas guiam a luz até fotodiodos que a transformam em sinais elétricos que carregam dados utilizáveis.
Assim que os dados chegam a um servidor, eles se transformam em nossos e-mails, posts de blog, fotos de gatos, filmes em streaming e chats com inteligência artificial. Um milagre da engenharia que permanece invisível porque funciona.
Imagem principal: Um protótipo do novo sistema MicroLED, projetado para substituir cabos de fibra óptica e cabeamento de cobre em data centers, em uma bancada em um dos laboratórios do Centro de Pesquisa da Microsoft em Cambridge, Reino Unido. Todos os elementos presentes nesta mesa foram miniaturizados para caber em um transceptor do tamanho de um polegar, que pode ser conectado a servidores. Foto de Chris Welsch para a Microsoft.
Links relacionados:
Saiba mais: Quebrando a barreira da conectividade na infraestrutura de IA
Saiba mais: Mosaico: Superando o dilema entre óptica e cobre com uma arquitetura ampla e lenta e MicroLEDs
Saiba mais: Microsoft Azure amplia a produção de fibras de núcleo oco (HCF) por meio da terceirização da fabricação.
Leia mais: Novas fibras de núcleo oco quebram um limite de 40 anos na transmissão de luz – Physics World
HCF homenageada na Time: Fibra de núcleo oco da Microsoft: As melhores invenções de 2025 | TIME
Chris Welsch é repórter e fotógrafo, baseado na França, e cobre inteligência artificial, inovação e diversos outros temas para o Microsoft Source EMEA. Recentemente, escreveu sobre carros autônomos guiados por inteligência artificial. Antes de ingressar no Microsoft Source em 2022, Welsch foi editor do International New York Times em Paris e, anteriormente, repórter e fotógrafo sênior do Minnesota Star Tribune. Siga-o no LinkedIn.