Η γνώση

Τα φωτονικά τσιπ πυριτίου έχουν μετακινηθεί από τα ερευνητικά εργαστήρια στο κύριο ρεύμα των-οπτικών πομποδεκτών υψηλής ταχύτητας. Καθώς οι μονάδες 400G καθίστανται στάνταρ σε κέντρα δεδομένων υπερκλίμακας και οι αναπτύξεις 800G και 1.6T επιταχύνονται για συμπλέγματα AI, η υποκείμενη τεχνολογία τσιπ δεν είναι πλέον απλώς μια ανησυχία για το upstream - διαμορφώνει άμεσα τον τρόπο με τον οποίο πρέπει να σχεδιάζονται τα καλώδια οπτικών ινών, τα συγκροτήματα MPO/MTP και οι προϋπολογισμοί σύνδεσης.

Η πρόσφατη πρόοδος από εγχώριους Κινέζους προμηθευτές τσιπ σε φωτονικές συσκευές πυριτίου 200G, 400G και 800G έχει προσθέσει έναν άλλο παράγοντα για την παρακολούθηση των αγοραστών καλωδίων και των αρχιτεκτόνων δικτύου. Ως κατασκευαστής καλωδίων οπτικών ινών που εργάζεται με χειριστές, υπερκλιμακωτές και ολοκληρωτές, αντιμετωπίζουμε αυτήν την τάση όχι ως ιστορία τσιπ, αλλά ως ζήτηματι σημαίνει για την καλωδίωση που βρίσκεται κάτω από κάθε σύνδεσμο υψηλής-ταχύτητας.
 

Τι είναι ένα φωτονικό τσιπ πυριτίου 400G;

Ένα φωτονικό τσιπ πυριτίου ενσωματώνει οπτικά στοιχεία - διαμορφωτές, κυματοδηγούς, ανιχνευτές και (σε ​​ετερογενή σχέδια) πηγές λέιζερ - σε ένα υπόστρωμα πυριτίου χρησιμοποιώντας διαδικασίες συμβατές με CMOS-. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά διακριτά οπτικά που χτίζονται γύρω από το φωσφίδιο του ινδίου (InP) ή το αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs), η φωτονική του πυριτίου στοχεύει σε στενότερη ενσωμάτωση, χαμηλότερη ισχύ ανά bit και καλύτερη κλιμάκωση σε υπάρχουσες γραμμές ημιαγωγών.

Ένα φωτονικό τσιπ πυριτίου 400G συνήθως υποστηρίζει είτε 4×100G είτε 1×400G ανά μήκος κύματος, σε συνδυασμό με διαμόρφωση PAM4 και DSP, και είναι ο οπτικός κινητήρας εντός του QSFP-DD, του OSFP και των αναδυόμενων παραγόντων μορφής 800G/1,6T.

Γιατί το Silicon Photonics έχει σημασία για οπτικά δίκτυα υψηλής-ταχύτητας

Η στροφή προς τη φωτονική του πυριτίου καθοδηγείται από τρεις πιέσεις που θα αναγνωρίσει οποιοσδήποτε χειριστής κέντρου δεδομένων: ισχύς, πυκνότητα και κόστος ανά bit.

• Απόδοση ισχύος.Τα συμπλέγματα εκπαίδευσης τεχνητής νοημοσύνης συγκεντρώνουν τεράστιο εύρος ζώνης σε μια ενιαία σειρά rack και κάθε watt που δαπανάται για οπτικά είναι ένα watt που δεν είναι διαθέσιμο για υπολογισμό. Η φωτονική πυριτίου έχει γίνει μια κορυφαία προσέγγιση για τη διατήρηση της ισχύος ανά gigabit σε πτωτική τροχιά στα 400G και άνω.
• Πυκνότητα ενσωμάτωσης.Η τοποθέτηση περισσότερων λωρίδων στο ίδιο αποτύπωμα μονάδας είναι αυτό που επιτρέπει στους πομποδέκτες 800G και 1.6T να φτάσουν στον μπροστινό πίνακα.
• Κατασκευαστική κλίμακα.Η κατασκευή φωτονικών συσκευών σε τυπικές γραμμές γκοφρέτας είναι αυτό που επιτρέπει την αύξηση του όγκου παράλληλα με τη ζήτηση από την τεχνητή νοημοσύνη και τις εκδόσεις{0}}σύννεφου.

Για μια βαθύτερη ματιά στο πώς οι ταχύτητες του πομποδέκτη αντιστοιχίζονται στη σχεδίαση δικτύου, η σημείωσή μας στοΟπτικές μονάδες 800Gπεριηγείται στις τυπικές επιλογές διεπαφής και όπου προσγειώνεται το καθένα σε μια πραγματική ανάπτυξη.

The Push for Domestic 400G Silicon Photonic Chips

Για το μεγαλύτερο μέρος της περασμένης δεκαετίας,-τα φωτονικά τσιπ πυριτίου υψηλών προδιαγραφών για 400G και άνω κυριαρχούνταν από Αμερικανούς και Ιάπωνες προμηθευτές. Αυτή η εικόνα έχει αλλάξει. Οι Κινέζοι προμηθευτές - συμπεριλαμβανομένων των Accelink Technologies και HG Genuine (Huagong Zhengyuan) - έχουν δηλώσει δημόσια ότι οι φωτονικές συσκευές πυριτίου 200G, 400G και 800G έχουν φτάσει σε στάδια παραγωγής και σχεδιάζονται σε δικούς τους οπτικούς κινητήρες και μονάδες.

Συγκεκριμένοι ισχυρισμοί σχετικά με τις αποδόσεις, τις τιμές, τις παραγγελίες πελατών και τις ώρες δοκιμών σε οποιονδήποτε δεδομένο μήνα θα πρέπει να αντιμετωπίζονται προσεκτικά έως ότου υποστηριχθούν από εταιρικές καταθέσεις, ελεγμένες εκθέσεις ή κάλυψη σημαντικού κλάδου. Αυτό που είναι δημόσια ορατό, και αυτό που έχει σημασία για το επίπεδο καλωδίωσης, είναι η ευρύτερη κατεύθυνση: μια πιο διαφοροποιημένη φωτονική παροχή πυριτίου, περισσότεροι οπτικοί κινητήρες 400G και 800G που έρχονται στην αγορά και μια ταχύτερη ράμπα σε αναπτύξεις που βασίζονται σε τεχνητή νοημοσύνη-και σε cloud{4}.

Αυτή η κατεύθυνση έχει επιπτώσεις πολύ πέρα ​​από το ίδιο το τσιπ.

Το 400G Silicon Photonics αλλάζει τις απαιτήσεις του καλωδίου οπτικών ινών;

Ο ίδιος ο κλώνος ινών - μονής-γυάλινης λειτουργίας ή πολλαπλής λειτουργίας - δεν χρειάζεται να εφευρεθεί εκ νέου για 400G. Η οικογένεια IEEE 802.3Πρότυπα Ethernetορίζει 400GBASE-DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8 και σχετικές διεπαφές στους ίδιους τύπους ινών που έχουν ήδη αναπτυχθεί στα περισσότερα κέντρα δεδομένων και δίκτυα μετρό.

Αυτό που αλλάζει είναι το πόσο αδυσώπητος γίνεται ο σύνδεσμος. Οι υψηλότεροι ρυθμοί συμβόλων και η διαμόρφωση PAM4 περιορίζουν τον προϋπολογισμό απώλειας, αυξάνουν την ευαισθησία στον θόρυβο διαμερισμάτων και τη χρωματική διασπορά και δίνουν μεγαλύτερη βαρύτητα στην ποιότητα της σύνδεσης από ό,τι το 10G ή το 25G. Στην πράξη, αυτό σημαίνει τρία πράγματα για το στρώμα καλωδίωσης:

1. Η απώλεια εισαγωγής έχει μεγαλύτερη σημασία.Ένα μικρό επιπλέον dB σε κάθε patch panel, splice και διεπαφή MPO που ήταν ανεκτή στα 10G μπορεί να σπάσει μια σύνδεση 400G.
2. Η προσέγγιση χρηστών είναι μικρότερη από ό,τι υποδεικνύει το φύλλο προδιαγραφών.Οι πραγματικοί σύνδεσμοι 400G/800G σπάνια εκτελούνται με την απόλυτη μέγιστη εμβέλεια, επειδή ο προϋπολογισμός δαπανάται σε πραγματικούς-αριθμούς εφαρμογών σύνδεσης και απώλειες κάμψης.
3. Στο εσωτερικό του κέντρου δεδομένων κυριαρχεί η παράλληλη οπτική.Οι διεπαφές DR4/SR4/SR8 βασίζονται σε κορμούς MPO 8 ινών ή 16 ινών και όχι σε ζεύγη διπλής όψης LC.

   

Επιπτώσεις στην καλωδίωση του κέντρου δεδομένων, στο MPO/MTP και στην ίνα χαμηλής-απώλειας

Μονή-λειτουργία έναντι πολλαπλής λειτουργίας στα 400G

Για τα κέντρα δεδομένων φθάνουν κάτω από περίπου 100 μέτρα, η ίνα πολλαπλών λειτουργιών OM4 και OM5 σε συνδυασμό με πομποδέκτες κλάσης SR-παραμένουν ελκυστικές σε βάση κόστους. Για αποστάσεις 500 μέτρων και άνω, και σχεδόν για όλα τα υφάσματα συμπλέγματος AI και συνδέσμους DCI, κυριαρχεί η μονή-λειτουργία. Πολλοί χειριστές τυποποιούν τώρα το G.652.D με χαμηλές-απώλειες για-κατασκευές και εξετάζουν το G.654.E για τμήματα μεγαλύτερης απήχησης.

Δύο αναφορές προϊόντων που εμφανίζονται συχνά στις συζητήσεις σχεδιασμού 400G/800G είναι δικές μαςίνα μονής-χαμηλής-απώλειας G.652.Dκαι μαςG.654.E ίνα εξαιρετικά-χαμηλής-απώλειαςγια μεγάλες-εφαρμογές και DCI. Για πολυτροπικούς συνδέσμους μικρής απόστασης,ίνα OM4παραμένει ο κορυφαίος, με το OM5 ελκυστικό όπου το SWDM είναι σε εμβέλεια.

MPO/MTP και παράλληλη οπτική

Επειδή οι περισσότερες διεπαφές μικρής-προσέγγισης 400G και 800G είναι παράλληλες, οι κορμοί MPO-12 και MPO-16 έχουν γίνει η προεπιλεγμένη υποδομή για υφάσματα κέντρων δεδομένων. Η διαχείριση πολικότητας (Τύπος A, B ή C), τα καρφιτσωμένα και τα ξεκαρφιτσωμένα άκρα, οι υποδοχές APC χαμηλής-απώλειας για μονή λειτουργία και η καθαριότητα της τελικής όψης καθορίζουν τώρα το αν ένας σύνδεσμος 400G εμφανίζεται καθαρά ή κολλάει σε σφάλματα FEC.

Η επισκόπηση μας γιαΠροϊόντα MPO/MTPκαλύπτει τους κορμούς, τις πλεξούδες και τις μονάδες μετατροπής που χρησιμοποιούνται συνήθως σε αυτό το επίπεδο και τη σημείωση μας γιαΔιαφορές MPO έναντι MTPείναι ένας χρήσιμος εκκινητής για αγοραστές που συγκρίνουν φύλλα δεδομένων προμηθευτή.

Αριθμητική απώλεια προϋπολογισμού

Για 400G-DR4 και παρόμοιες διεπαφές, ο προϋπολογισμός λειτουργικής σύνδεσης μετά το FEC είναι αρκετά μικρός ώστε δύο επιπλέον ζεύγη υποδοχών MPO μέτριας ποιότητας μπορούν να καταναλώσουν ολόκληρο το περιθώριο. Ο καθορισμός συνδέσεων χαμηλών-απωλειών σε κάθε σημείο εξόδου - και η επαλήθευση με απώλεια εισαγωγής και δοκιμή OTDR - δεν είναι πλέον προαιρετική. Ο πρακτικός μας οδηγός γιαδοκιμή καλωδίων οπτικών ινώνπεριγράφει τι πρέπει να επαληθεύσετε πριν εμφανιστεί ένας σύνδεσμος υψηλής-ταχύτητας.
 

Τι πρέπει να εξετάσουν οι αγοραστές καλωδίων για δίκτυα 400G και 800G

Από την οπτική γωνία ενός κατασκευαστή, οι χειριστές και οι εταιρείες ενσωμάτωσης που λαμβάνουν τα πιο καθαρά 400G/800G γυρίζουν-τείνουν να μοιράζονται μια κοινή λίστα ελέγχου:

• Κλείστε νωρίς τον προϋπολογισμό ζημιών.Αποφασίστε ποια διεπαφή (DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8) εμπίπτει στο πεδίο εφαρμογής για κάθε σύνδεσμο και, στη συνέχεια,-υπολογίστε ξανά πόσα ζεύγη συνδέσεων και τι μήκος ινών μπορεί να απορροφήσει η καλωδίωση.
• Τυποποιήστε σε μία ή δύο ποιότητες ινών.Η ανάμειξη G.652.D, χαμηλής-απώλειας G.652.D και G.654.E χωρίς σαφή κανόνα δημιουργεί ασυμφωνίες-σημείων και σύγχυση στο πεδίο.
• Αντιμετωπίστε την πολικότητα MPO ως απόφαση σχεδιασμού, όχι ως επιδιόρθωση πεδίου.Επιλέξτε Τύπος A, B ή C μπροστά και τεκμηριώστε το σε κάθε σχέδιο.
• Ποιότητα προσώπου τέλους{0}}σύνδεσης ζήτησης.Το APC για μονή-λειτουργία είναι πλέον η προεπιλογή. Το UPC είναι αποδεκτό μόνο όπου οι προϋπολογισμοί ανάκλασης το επιτρέπουν.
• Σχεδιάστε για το επόμενο βήμα.Η καλωδίωση αποσβένεται σε διάστημα 10+ ετών. οι πομποδέκτες αναποδογυρίζουν πολύ πιο γρήγορα. Ένα εργοστάσιο σχεδιασμένο μόνο για 400G δεν θα δεχτεί με χάρη 800G ή 1,6T.

Για τους χειριστές που σχεδιάζουν μια συντονισμένη δημιουργία-,λύσεις συνδεσιμότητας κέντρων δεδομένωνΗ επισκόπηση περιγράφει πώς τα επίπεδα κορμού, ενημέρωσης κώδικα και λειτουργικής μονάδας καθορίζονται συνήθως μαζί και το δικό μαςκαλωδίωση κέντρου δεδομένων οπτικών ινώνΗ σελίδα καλύπτει τις συγκεκριμένες οικογένειες προϊόντων που χρησιμοποιούνται σε αναπτύξεις συμπλέγματος υπερκλίμακας και τεχνητής νοημοσύνης.

Τι σημαίνει αυτό για τη βιομηχανία

Εάν η οικιακή παροχή φωτονικού πυριτίου συνεχίσει να κλιμακώνεται στα 400G και εξελίσσεται προς τα 800G, είναι λογικό να αναμένονται τρία κατάντη φαινόμενα:

• Η πίεση τιμολόγησης της οπτικής μονάδας μειώνεται από την πλευρά του τσιπ, απελευθερώνοντας τον προϋπολογισμό για καλωδίωση και συνδέσεις υψηλότερης- ποιότητας - που είναι ακριβώς όπου οι σύνδεσμοι υψηλής-ταχύτητας αποτυγχάνουν συχνότερα στο πεδίο.
• Οι συμπιέσεις μετάβασης 800G και 1.6T, επειδή μεγαλύτερο μέρος της αλυσίδας εφοδιασμού παράγει μαζικά-παράλληλα και όχι σειριακά.
• Οι χειριστές συμπλεγμάτων τεχνητής νοημοσύνης, που είναι οι πιο επιθετικοί καταναλωτές νέων οπτικών, αποκτούν μια δεύτερη πηγή για κρίσιμα εξαρτήματα, η οποία βελτιώνει τον ορίζοντα σχεδιασμού τους για την κατασκευή{0}}υφασμάτων.

Κανένα από αυτά τα αποτελέσματα δεν αλλάζει τη φυσική της ίδιας της ίνας. Αυτό που αλλάζουν είναι ο ρυθμός με τον οποίο οι αγοραστές πρέπει να είναι έτοιμοι με καλωδίωση που ταιριάζει με τα οπτικά.

Περίληψη

Η φωτονική πυριτίου 400G δεν είναι ένας περαστικός τίτλος - είναι η υποκείμενη μηχανή που ωθεί τα 800G και 1.6T στις κύριες αναπτύξεις κέντρων δεδομένων και συμπλέγματος AI. Μια πιο διαφοροποιημένη φωτονική εφοδιαστική αλυσίδα πυριτίου, συμπεριλαμβανομένης της συνεχούς προόδου από Κινέζους προμηθευτές, επιταχύνει αυτή τη μετάβαση αντί να την ανακατευθύνει ουσιαστικά.

Για τους αγοραστές καλωδίων οπτικών ινών, η πρακτική λύση είναι απλή: το σκέλος της ίνας δεν έχει αλλάξει, αλλά η ανοχή για την ατημέλητη καλωδίωση έχει αλλάξει. Οι αυστηρότεροι προϋπολογισμοί απωλειών, η πιο παράλληλη οπτική και ο ταχύτερος ρυθμός αναβαθμίσεων ταχύτητας ωθούν την προδιαγραφή καλωδίωσης προς εξαρτήματα χαμηλών-απωλειών, προσεκτικό σχεδιασμό πολικότητας MPO και πειθαρχημένη δοκιμή συνδέσμων. Οι χειριστές που ενσωματώνουν αυτή την πειθαρχία στο εργοστάσιό τους τώρα θα απορροφήσουν τις επόμενες δύο γενιές οπτικών με πολύ λιγότερη επεξεργασία από αυτούς που βελτιστοποιούν μόνο για τον σημερινό πομποδέκτη.