ידע

שבבי סיליקון פוטוניים עברו ממעבדות מחקר לזרם המרכזי של-מקלטי משדר אופטיים במהירות גבוהה. כאשר מודולי 400G הופכים לסטנדרט במרכזי נתונים בקנה מידה גדול ופריסות 800G ו-1.6T מואצות עבור אשכולות בינה מלאכותית, טכנולוגיית השבבים הבסיסית היא כבר לא רק דאגה במעלה הזרם - היא מעצבת ישירות את האופן שבו יש לעצב כבלים סיבים אופטיים, מכלולי MPO/MTP ותקציבי קישור.

ההתקדמות האחרונה של ספקי שבבים סיניים מקומיים בהתקני סיליקון פוטוניים של 200G, 400G ו-800G הוסיפה גורם נוסף למעקב אחר רוכשי כבלים וארכיטקטי רשת. כיצרנית כבלים סיבים אופטיים שעובדת עם מפעילים, מכשירי היפר-scaler ואינטגרטורים, אנו מסתכלים על מגמה זו לא כסיפור שבב, אלא כשאלה שלמה זה אומר עבור הכבלים שנמצאים מתחת לכל קישור- במהירות גבוהה.
 

מהו שבב 400G סיליקון פוטוני?

שבב פוטוני סיליקון משלב רכיבים אופטיים - מאפננים, מובילי גל, גלאים ו(בעיצובים הטרוגניים) מקורות לייזר - על מצע סיליקון באמצעות תהליכים תואמים CMOS-. בהשוואה לאופטיקה בדידה מסורתית הבנויה סביב אינדיום פוספיד (InP) או גליום ארסניד (GaAs), פוטוניקת סיליקון שואפת לאינטגרציה הדוקה יותר, הספק נמוך יותר לכל סיביות ושינוי קנה מידה טוב יותר בקווי מוליכים למחצה קיימים.

שבב פוטוני של 400G תומך בדרך כלל ב-4×100G או 1×400G לכל אורך גל, בשילוב עם אפנון PAM4 ו-DSP, והוא המנוע האופטי בתוך QSFP-DD, OSFP וגורמי צורה של 800G/1.6T.

מדוע סיליקון פוטוניקה חשובה עבור-רשתות אופטיות מהירות

המעבר לעבר פוטוניקת סיליקון מונע על ידי שלושה לחצים שכל מפעיל מרכז נתונים יזהה: הספק, צפיפות ועלות לביט.

• יעילות כוח.אשכולות אימון AI מרכזים רוחב פס עצום בשורת מתלה אחת, וכל וואט שהושקע באופטיקה הוא וואט שאינו זמין לחישוב. פוטוניקת סיליקון הפכה לגישה מובילה לשמירה על הספק לג'יגה-ביט במסלול מטה ב-400G ומעלה.
• צפיפות אינטגרציה.התאמת נתיבים נוספים לאותה טביעת רגל של מודול היא מה שמאפשר למקלטי משדר 800G ו-1.6T להגיע לפאנל הקדמי.
• סולם ייצור.בניית התקנים פוטוניים על קווי רקיק סטנדרטיים היא מה שמאפשר לנפח לגדול לצד הביקוש מבינה מלאכותית ובניית-ענן.

למבט מעמיק יותר על האופן שבו מהירות מקלט המשדר ממפות על עיצוב הרשת, הערה שלנו בנושאמודולים אופטיים של 800Gעובר על אפשרויות הממשק האופייניות והיכן כל אחד נוחת בפריסה אמיתית.

הדחיפה עבור שבבי 400G סיליקון פוטוניים מקומיים

במשך רוב העשור האחרון, שבבי סיליקון פוטוניים-מתקדמים עבור 400G ומעלה נשלטו על ידי ספקים אמריקאים ויפנים. התמונה הזו משתנה. ספקים סיניים - כולל Accelink Technologies ו-HG Genuine (Huagong Zhengyuan) - הצהירו בפומבי כי מכשירי הסיליקון הפוטוניים של 200G, 400G ו-800G שלהם הגיעו לשלבי ייצור והם מתוכננים למנועים אופטיים ומודולים משלהם.

יש להתייחס בזהירות לתביעות ספציפיות לגבי תשואות, תמחור, הזמנות לקוחות ושעות בדיקה בכל חודש נתון עד לגיבוי במסמכים של החברה, בדוחות מבוקרים או בסיקור ענף גדול. מה שנראה לציבור, ומה שחשוב עבור שכבת הכבלים, הוא הכיוון הרחב יותר: אספקת סיליקון פוטוניים מגוונת יותר, יותר מנועים אופטיים של 400G ו-800G יוצאים לשוק, ומעבר מהיר יותר לפריסות מונעות בינה מלאכותית-וענן-.

לכיוון הזה יש השלכות הרבה מעבר לשבב עצמו.

האם 400G סיליקון פוטוניק משנה את דרישות הכבלים הסיבים האופטיים?

אין צורך להמציא מחדש את גדיל הסיבים עצמו - במצב יחיד- או זכוכית רב מצב - עבור 400G. משפחת IEEE 802.3 שלתקני Ethernetמגדיר 400GBASE-DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8 וממשקים קשורים על פני אותם סוגי סיבים שכבר פרוסים ברוב מרכזי הנתונים ורשתות המטרו.

מה שכן משתנה הוא עד כמה הקישור הופך להיות בלתי סלחן. שיעורי סמלים גבוהים יותר ואפנון PAM4 מצמצמים את תקציב האובדן, מעלים את הרגישות לרעש מחיצות מצב ופיזור כרומטי, ומשים משקל רב יותר על איכות המחברים מאשר 10G או 25G אי פעם. בפועל, זה אומר שלושה דברים עבור שכבת הכבלים:

1. אובדן ההכנסה חשוב יותר.תוספת dB קטנה בכל פאנל תיקון, חיבור וממשק MPO שהיה נסבל ב-10G יכול לשבור קישור של 400G.
2. טווח ההגעה קצר יותר ממה שמציע גיליון המפרט.קישורי 400G/800G אמיתיים פועלים רק לעתים רחוקות בטווח המקסימלי המוחלט מכיוון שהתקציב מושקע על ספירת מחברים-בעולם האמיתי והפסדי כיפוף.
3. אופטיקה מקבילה שולטת בתוך מרכז הנתונים.ממשקי DR4/SR4/SR8 מסתמכים על טראנקים של 8 סיבים או 16 סיבים MPO ולא על זוגות LC דופלקסים.

   

השפעה על כבלים של מרכז נתונים, MPO/MTP וירידה בסיבים-

מצב יחיד- לעומת מולטי-מוד ב-400G

עבור מרכז נתונים שמגיע מתחת לכ-100 מ', סיבים מרובי מצבי OM4 ו-OM5 בשילוב עם מקלטי משדר מסוג SR- נשארים אטרקטיביים על בסיס עלות. עבור טווחים של 500 מ' ומעלה, וכמעט עבור כל מארג האשכולות בינה מלאכותית וקישורי DCI, מצב יחיד- שולט. מפעילים רבים עושים כעת סטנדרטיזציה על G.652.D בהפסד- נמוך עבור ריצות{10}}בבנייה ושוקלים את G.654.E לפלחי טווח ארוך יותר.

שני הפניות למוצר שעולות לעתים קרובות בדיונים על עיצוב 400G/800G הם שלנואובדן-סיב G.652.D יחיד- במצב יחידושלנוG.654.E סיבים -נמוכים- במיוחדעבור יישומי-טווח ארוך ויישומי DCI. לקישורים לטווח קצר עם ריבוי מצבים,סיב OM4נשאר סוס העבודה, עם OM5 אטרקטיבי כאשר SWDM הוא בהיקף.

MPO/MTP ואופטיקה מקבילה

מכיוון שרוב הממשקים לטווח קצר של 400G ו-800G- הם מקבילים, מערכות MPO-12 ו-MPO-16 הפכו לתשתית ברירת המחדל עבור בדים של מרכזי נתונים. ניהול קוטביות (סוג A, B, או C), קצוות מוצמדים לעומת לא-מוצמדים, מחברי APC עם אובדן- נמוך עבור מצב יחיד וניקיון קצה הקצה מניעים כעת האם קישור 400G מופיע בצורה נקייה או פוגע בשגיאות FEC.

סקירה כללית שלנו עלמוצרי MPO/MTPמכסה את הגזעים, הרתמות ומודול ההמרה המשמשים בדרך כלל בשכבה זו, ואת ההערה שלנו בנושאהבדלי MPO לעומת MTPהוא יסוד שימושי לרוכשים המשווים בין גליונות נתונים של ספקים.

חשבון תקציב הפסד

עבור 400G-DR4 וממשקים דומים, תקציב הקישור התפעולי לאחר FEC קטן מספיק כדי ששני צמדי מחברי MPO נוספים באיכות בינונית יכולים לצרוך את כל השוליים. ציון מחברים עם אובדן- נמוך בכל נקודת פריצה - ואימות באמצעות אובדן הכנסה ובדיקת OTDR - אינו אופציונלי עוד. המדריך המעשי שלנו לבדיקת כבל סיבים אופטייםעובר על מה לאמת לפני הפעלת קישור מהיר-.
 

מה קוני כבלים צריכים לשקול עבור רשתות 400G ו-800G

מנקודת המבט של היצרן, המפעילים והאינטגרטורים שמקבלים את הפניות הנקיות ביותר של 400G/800G- נוטים לחלוק רשימה משותפת:

• נעל את תקציב ההפסד מוקדם.החלט איזה ממשק (DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8) נמצא בטווח עבור כל קישור, ואז-חזור לחשב כמה זוגות מחברים ואיזה אורך סיבים הכבלים יכולים לספוג.
• תקן על דרגת סיבים אחת או שתיים.ערבוב G.652.D, G.652.D נמוך- ו-G.654.E ללא כלל ברור יוצר אי-התאמות- של נקודות חיבור ובלבול בשטח.
• התייחס לקוטביות MPO כהחלטה עיצובית, לא כתיקון שטח.בחר סוג A, B או C מלפנים ותעד אותו בכל ציור.
• ביקוש מחבר קצה-איכות פנים.APC עבור מצב יחיד- הוא כעת ברירת המחדל; UPC מקובל רק כאשר תקציבי ההשתקפות מאפשרים זאת.
• תכנן את השלב הבא.הכבלים מופחתים על פני 10+ שנים; משדרים מתהפכות הרבה יותר מהר. מפעל המיועד רק ל-400G לא יקבל בחן 800G או 1.6T.

למפעילים המתכננים בנייה מתואמת-, שלנופתרונות קישוריות למרכזי נתוניםסקירה כללית מתארת ​​כיצד השכבות המטען, התיקון והמודול מצוינות בדרך כלל יחד, והן שלנוכבלים של מרכז נתונים בסיבים אופטייםהדף מכסה את משפחות המוצרים הספציפיות המשמשות בפריסות היפר-scale ואשכולות AI.

מה זה אומר עבור התעשייה

אם אספקת הסיליקון הפוטוני המקומית ממשיכה להתרחב ב-400G ומתקדמת לכיוון 800G, סביר לצפות לשלוש השפעות במורד הזרם:

• לחץ התמחור של המודול האופטי מקל בצד השבב, ומפנה תקציב לכבלים ומחברים- באיכות גבוהה יותר - וזה בדיוק המקום שבו קישורים במהירות גבוהה- נכשלים לרוב בשטח.
• המעבר של 800G ו-1.6T דוחס, מכיוון שחלק גדול יותר משרשרת האספקה ​​הוא בייצור המוני- במקביל ולא סדרתי.
• מפעילי אשכולות בינה מלאכותית, שהם הצרכנים האגרסיביים ביותר של אופטיקה חדשה, משיגים מקור שני לרכיבים קריטיים, מה שמשפר את אופק התכנון שלהם לבניית-בד.

אף אחת מהתוצאות הללו לא משנה את הפיזיקה של הסיב עצמו. מה שהם משנים הוא הקצב שבו הקונים צריכים להיות מוכנים עם כבלים התואמים את האופטיקה.

תַקצִיר

פוטוניקת סיליקון של 400G אינה כותרת חולפת - היא המנוע הבסיסי שדוחף 800G ו-1.6T לפריסות מרכז נתונים מיינסטרים ואשכולות בינה מלאכותית. שרשרת אספקה ​​מגוונת יותר של סיליקון פוטוניים, הכוללת המשך התקדמות מספקים סיניים, מאיצה את המעבר הזה במקום להפנות אותו באופן יסודי.

עבור רוכשי כבלים סיבים אופטיים, ההחלפה המעשית היא פשוטה: גדיל הסיבים לא השתנה, אבל הסובלנות לכבלים מרושל השתנתה. תקציבי אובדן מצומצמים יותר, אופטיקה מקבילה יותר וקצב מהיר יותר של שדרוגי מהירות, כולם דוחפים את מפרט הכבלים לכיוון רכיבי אובדן- נמוכים, תכנון קוטביות MPO קפדני ובדיקות קישור ממושמעות. מפעילים שיבנו את הדיסציפלינה הזו במפעל שלהם עכשיו יספגו את שני הדורות הבאים של אופטיקה עם הרבה פחות עיבודים מחודשים מאלה שמייעלים עבור מקלט המשדר של היום בלבד.