vedomosti

Kremíkové fotonické čipy sa presunuli z výskumných laboratórií do hlavného prúdu-vysokorýchlostných optických transceiverov. Keďže moduly 400G sa stávajú štandardom v hyperškálových dátových centrách a nasadenia 800G a 1.6T sa zrýchľujú v klastroch AI, základná čipová technológia už nie je len prvoradým problémom -, ale priamo ovplyvňuje spôsob, akým je potrebné navrhovať optické káble, zostavy MPO/MTP a rozpočty na prepojenia.

Nedávny pokrok od domácich čínskych dodávateľov čipov v oblasti kremíkových fotonických zariadení 200G, 400G a 800G pridal ďalší faktor, ktorý musia kupujúci káblov a sieťoví architekti sledovať. Ako výrobca káblov z optických vlákien spolupracujúci s operátormi, hyperscalermi a integrátormi sa na tento trend nepozeráme ako na príbeh čipov, ale ako na otázkučo to znamená pre kabeláž, ktorá sa nachádza pod každým-vysokorýchlostným prepojením.
 

Čo je 400G silikónový fotonický čip?

Kremíkový fotonický čip integruje optické komponenty - modulátory, vlnovody, detektory a (v heterogénnych prevedeniach) laserové zdroje - na kremíkový substrát pomocou procesov kompatibilných s CMOS-. V porovnaní s tradičnou diskrétnou optikou postavenou na báze fosfidu india (InP) alebo arzenidu gália (GaAs) sa kremíková fotonika zameriava na užšiu integráciu, nižší výkon na bit a lepšie škálovanie na existujúcich polovodičových linkách.

Kremíkový fotonický čip 400G zvyčajne podporuje buď 4×100G alebo 1×400G na vlnovú dĺžku, spárovaný s moduláciou PAM4 a DSP a je optickým motorom v rámci QSFP-DD, OSFP a vznikajúcich faktorov 800G/1,6T.

Prečo je kremíková fotonika dôležitá pre-vysokorýchlostné optické siete

Posun smerom k kremíkovej fotonike je poháňaný tromi tlakmi, ktoré pozná každý operátor dátového centra: výkon, hustota a cena za bit.

• Energetická účinnosť.Tréningové klastre AI koncentrujú obrovskú šírku pásma v jednom rade racku a každý watt vynaložený na optiku je watt nedostupný pre výpočet. Kremíková fotonika sa stala popredným prístupom na udržanie výkonu na gigabit na klesajúcej trajektórii pri 400 G a vyššej.
• Hustota integrácie.Zapojenie viacerých dráh do rovnakej plochy modulu je to, čo umožňuje transceiverom 800G a 1,6T dosiahnuť predný panel.
• Výrobný rozsah.Vytváranie fotonických zariadení na štandardných waferových linkách umožňuje rast objemu spolu s dopytom zo strany umelej inteligencie a vytvárania- cloudov.

Pre hlbší pohľad na to, ako sa rýchlosti transceivera mapujú na dizajn siete, uvádzame našu poznámku800G optické modulyprechádza typickými možnosťami rozhrania a kde sa každá nachádza v reálnom nasadení.

Tlačidlo pre domáce 400G kremíkové fotonické čipy

Väčšinu posledného desaťročia dominovali špičkoví-silikónové fotonické čipy pre 400G a vyššie dodávatelia z USA a Japonska. Ten obraz sa zmenil. Čínski dodávatelia - vrátane Accelink Technologies a HG Genuine (Huagong Zhengyuan) - verejne uviedli, že ich 200G, 400G a 800G kremíkové fotonické zariadenia dosiahli výrobné fázy a sú navrhnuté do vlastných optických motorov a modulov.

S konkrétnymi tvrdeniami o výnosoch, cenách, objednávkach zákazníkov a testovacích hodinách v ktoromkoľvek danom mesiaci by sa malo zaobchádzať opatrne, kým nebudú podložené firemnými prihláškami, auditovanými správami alebo hlavným odvetvím. To, čo je verejne viditeľné a na čom záleží pre vrstvu kabeláže, je širší smer: diverzifikovanejšia ponuka kremíkových fotonických zariadení, na trh prichádza viac optických motorov 400G a 800G a rýchlejší nástup nasadzovania-riadeného AI a cloudu-.

Tento smer má dôsledky ďaleko za samotný čip.

Zmení 400G silikónová fotonika požiadavky na káble z optických vlákien?

Samotné vlákno vlákna - jednorežimové{1}}alebo viacvidové sklo - nie je potrebné pre 400G znovu vynájsť. Rodina IEEE 802.3Ethernetové štandardydefinuje 400GBASE-DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8 a súvisiace rozhrania cez rovnaké typy vlákien, ktoré sú už nasadené vo väčšine dátových centier a metropolitných sietí.

Čo sa mení, je to, ako nemilosrdne sa odkaz stáva. Vyššie symbolové rýchlosti a modulácia PAM4 sprísňujú stratový rozpočet, zvyšujú citlivosť na šum rozdelenia režimov a chromatickú disperziu a kladú väčší dôraz na kvalitu konektora, než kedy robilo 10G alebo 25G. V praxi to pre vrstvu kabeláže znamená tri veci:

1. Strata vloženia je dôležitejšia.Malý extra dB na každom patch paneli, spoji a MPO rozhraní, ktoré bolo tolerovateľné pri 10G, môže prerušiť spojenie 400G.
2. Dosah je kratší, ako naznačuje technický list.Skutočné prepojenia 400G/800G zriedka bežia s absolútnym maximálnym dosahom, pretože rozpočet sa míňa na skutočné-počty konektorov a straty ohybov.
3. Vo vnútri dátového centra dominuje paralelná optika.Rozhrania DR4/SR4/SR8 sa spoliehajú skôr na 8-vláknové alebo 16-vláknové MPO kanály ako na duplexné LC páry.

   

Vplyv na kabeláž dátového centra, MPO/MTP a nízku{0}}stratu vlákna

Jeden-režim verzus viacrežimový pri 400 G

Pre dátové centrá s dosahom pod približne 100 m zostávajú multimódové vlákna OM4 a OM5 spárované s vysielačmi a prijímačmi triedy SR- atraktívne z hľadiska nákladov. Pre dosah 500 m a viac a pre takmer všetky klastrové štruktúry AI a prepojenia DCI dominuje jeden-režim. Mnoho operátorov teraz štandardizuje na nízko{8}}stratové G.652.D pre{10}spustenie budov a zvažuje G.654.E pre segmenty s dlhším dosahom.

Dve referencie produktov, ktoré sa často objavujú v diskusiách o dizajne 400G/800G, sú našenízko{0}}stratové jednorežimové vlákno G.652.D-a nášG.654.E ultra-nízkostratové-vláknona dlhé{0}}aplikácie a aplikácie DCI. Pre viacrežimové odkazy s krátkym dosahom,Vlákno OM4zostáva ťažným koňom s OM5 atraktívnym tam, kde je v rozsahu SWDM.

MPO/MTP a paralelná optika

Pretože väčšina rozhraní 400G a 800G s krátkym-dosahom je paralelných, MPO-12 a MPO-16 sa stali predvolenou infraštruktúrou pre zariadenia dátových centier. Správa polarity (Typ A, B alebo C), pripnuté verzus nepripnuté konce, nízkostratové konektory APC pre jednorežimové pripojenie a čistota koncových plôch teraz určujú, či je 400G spojenie čisté, alebo či dochádza k chybám FEC.

Náš prehľad oprodukty MPO/MTPpokrýva kufre, postroje a konverzné moduly, ktoré sa zvyčajne používajú v tejto vrstve, a naša poznámka k tomuRozdiely medzi MPO a MTPje užitočný základ pre nákupcov pri porovnávaní údajových listov dodávateľov.

Aritmetika stratového rozpočtu

Pre 400G-DR4 a podobné rozhrania je rozpočet na prevádzkové prepojenie po FEC dostatočne malý na to, aby dva ďalšie páry konektorov MPO priemernej kvality spotrebovali celú maržu. Špecifikovanie nízko{4}}stratových konektorov v každom bode zlomu - a overenie pomocou vloženia straty a testovania OTDR - už nie je voliteľné. Náš praktický sprievodcatestovanie káblov z optických vlákienprejde tým, čo treba overiť pred vytvorením-vysokorýchlostného prepojenia.
 

Čo by mali kupujúci káblov zvážiť pri sieťach 400G a 800G

Z pohľadu výrobcu majú operátori a integrátori, ktorí dosahujú najčistejšie 400G/800G-využitie, zvyčajne spoločný kontrolný zoznam:

• Predčasne zablokujte stratový rozpočet.Rozhodnite sa, ktoré rozhranie (DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8) je v rozsahu pre každé prepojenie, potom-vypočítajte, koľko párov konektorov a akú dĺžku vlákna môže kabeláž absorbovať.
• Štandardizovať na jeden alebo dva druhy vlákien.Miešanie G.652.D, G.652.D a G.654.E s nízkou{1}}stratou bez jasného pravidla vytvára nesúlad-bodov a zmätok v poli.
• S polaritou MPO zaobchádzajte ako s návrhovým rozhodnutím, nie s opravou poľa.Vyberte typ A, B alebo C dopredu a zdokumentujte ho na každom výkrese.
• Konečnú kvalitu{0}}konektora dopytu.APC pre jeden{0}}režim je teraz predvolený; UPC je prijateľné len tam, kde to umožňujú rozpočty na odraz.
• Naplánujte si ďalší krok.Kabeláž sa amortizuje počas 10+ rokov; transceivery sa otáčajú oveľa rýchlejšie. Závod navrhnutý len pre 400G nebude s gráciou akceptovať 800G alebo 1,6T.

Pre operátorov, ktorí plánujú koordinovanú{0}}výstavbu, je našariešenia konektivity dátových centierPrehľad popisuje, ako sa zvyčajne špecifikujú vrstvy kmeňa, záplaty a modulu spoločne a ako sú našekabeláž dátových centier z optických vlákienTáto stránka obsahuje špecifické rodiny produktov používaných v hyperškálových a AI klastroch.

Čo to znamená pre priemysel

Ak sa domáca fotonická zásoba kremíka naďalej zväčšuje na 400 G a postupuje smerom k 800 G, je rozumné očakávať tri následné efekty:

• Tlak na ceny optických modulov sa na strane čipu zmierňuje, čím sa uvoľňuje rozpočet na{0}}kvalitnú kabeláž a konektory -, čo je presne miesto, kde vysokorýchlostné-prepojenia v teréne najčastejšie zlyhávajú.
• Prechod 800G a 1,6T sa komprimuje, pretože väčšia časť dodávateľského reťazca sa hromadne-vyrába skôr paralelne než sériovo.
• Operátori klastrov AI, ktorí sú najagresívnejšími spotrebiteľmi novej optiky, získavajú druhý zdroj kritických komponentov, čo zlepšuje ich horizont plánovania pre zostavenie-faktorov.

Žiadny z týchto výsledkov nemení fyziku samotného vlákna. To, čo menia, je tempo, ktorým musia byť kupujúci pripravení na kabeláž, ktorá zodpovedá optike.

Zhrnutie

400G kremíková fotonika nie je prechodný titulok -, je to základný motor, ktorý posúva 800G a 1,6T do bežných dátových centier a nasadení klastrov AI. Diverzifikovanejší kremíkový fotonický dodávateľský reťazec, vrátane pokračujúceho pokroku od čínskych dodávateľov, tento prechod urýchľuje a nie ho zásadne presmeruje.

Pre kupujúcich optických káblov je praktické riešenie jednoduché: vlákno vlákna sa nezmenilo, ale tolerancia pre nedbalú kabeláž áno. Prísnejšie rozpočty na straty, viac paralelnej optiky a rýchlejšia kadencia zvyšovania rýchlosti – to všetko posúva špecifikáciu kabeláže smerom k nízkostratovým komponentom, starostlivému plánovaniu polarity MPO a disciplinovanému testovaniu prepojenia. Operátori, ktorí zabudujú túto disciplínu do svojho závodu teraz, absorbujú ďalšie dve generácie optiky s oveľa menším množstvom prepracovania ako tí, ktorí optimalizujú len pre dnešný transceiver.