ידע

Linear Pluggable Optics עברה מהדגמת ועידה למשלוח מוצר מהר יותר ממה שרוב האנשים ציפו. שני מפרטי-מקורות רבים מתפרסמים כעת, החלפת פלטפורמות מיותר מספק אחד מקבלים מודולים ליניאריים, וספקי שבבים הכריזו על דרייבר וסיליקון TIA המכוונים לקישורים ליניאריים של 800G ו-1.6T. מה ישלֹאקרה הוא מעבר בתעשייה הסיטונאית הרחק מאופטיקה מבוססת DSP-.

מאמר זה עוסק ברמת הספק -רמת המודול ורמת היציאה-, מכיוון ששם למעשה נמצאות ההוכחות. כאשר הדיון עולה לעומס מתלים, תקורה של קירור או עלות אנרגיה של מתקן, ההנחות מצוינות במפורש כדי שתוכל להחליף את ההנחות שלך. אם אתה מנסה להחליט אם LPO שייך ל-build הבא שלך, רשימת בדיקת התאימות וסעיף המגבלות בהמשך חשובים יותר מאחוז הכותרת.

מהי אופטיקה ניתנת לחיבור ליניארי?

משדר LPO הוא מודול אופטי הניתן לחיבור ללא מעבד אותות דיגיטלי בתוכו. נתיב הנתונים החשמליים דרך המודול הוא ליניארי ואנלוגי: המארח מניע את המודול, המודול מניע את האופטיקה, והאות המתקבל מוגבר ומועבר בחזרה למארח מבלי להתאושש דיגיטלית לאורך הדרך.

כל שאר המודול נשאר מוכר. LPO משתמש בגורמי צורה קונבנציונליים הניתנים לחיבור - QSFP112, QSFP-DD ו-OSFP ביניהם - עם אותם כלובים, מחברים וצפיפות-הפאנל הקדמי, והמודולים נשארים חמים-ניתנים להחלפה-ניתנים לשירות. אם כבר הבנתכיצד בנוי מודול משדר אופטי סטנדרטי, מודול LPO הוא אותה ארכיטקטורה עם שבב אחד גדול הוסר והמעגלים האנלוגיים שמסביב הפכו לבעלי יכולת משמעותית יותר.

המונח "ליניארי" מתייחס לנתיב האות, לא לצורה הפיזית. ההבחנה הזו חשובה, כי זה הנתיב החשמלי - ולא המחבר - שקובע אם מודול נתון יעבוד ביציאת מתג נתונה.

כיצד LPO מסיר את ה-DSP האופטי - ומה נשאר מאחור

במקלט-משדר קונבנציונאלי הניתן לחיבור, המודול נושא לייזרים ואופטיקה, תבנית פוטונית עם אפנן ופוטו-גלאי, IC חשמלי המכיל את דרייבר המאפנן ומגבר טרנס-אימפדנס (TIA), ו-DSP שמבצע אקומולציה בנתיבי השידור והקליטה כאחד. המתג ASIC מספק SerDes בממשק החשמלי.

LPO מסיר את ה-DSP ואת פונקציית שחזור השעון-ו-הנתונים- מאותה מחסנית. עבודת ההתחדשות וההשוואה שהם ביצעו לא נעלמת - היא מופצת מחדש. כמו חברת IEEE Electronics Packaging Societyסקירה טכנית של אופטיקה ניתנת לחיבור ליניארימתאר את זה, הפונקציות הללו מחולקות בין המתג ASIC, ה-Driver IC ו-TIA-בלינאריות גבוהה.

שני תיקונים לטענה שמסתובבת ברבים. ראשית, זה לא מדויק לומר ש"כל עיבוד האותות עובר למארח". המודול עדיין מכיל דרייברים לינאריים, TIA-ליניאריות גבוהה והתניה אנלוגית כגון השוואת זמן ליניארית-מתמשכת. מה שעובר למארח הוא העבודה הדיגיטלית: תזמון חוזר, תיקון שגיאות קדימה והמרת הנתונים הנלווים. שנית, המודול שומר על מורכבות עיצוב אנלוגי אמיתית -, ככל הנראה, יותר ממודול DSP, מכיוון שאין רשת ביטחון דיגיטלית במורד הזרם כדי לנקות אות שולי.

התוצאה המעשית היא שקישור LPO הוא מערכת שהונדסה במשותף המשתרעת על מארח, ערוץ לוח, מחבר ומודול. מודול DSP סובל מגוון רחב של תנאי מארח מכיוון שהוא מחדש-מפיק את האות באופן פנימי. מודול ליניארי לא.

LPO לעומת DSP-מבוסס, LRO ו-CPO אופטיקה

LPO היא אחת מארבע גישות לפחות לאותה בעיה. השוואה ביניהם על ציר יחיד - כוח - מייצרת דירוג מטעה, ולכן הטבלה שלהלן מכסה את הממדים הנוטים להכריע בפריסות אמיתיות.

עמודת LRO ראויה לתשומת לב מכל מי שמתכנן 200G לנתיב. הסקירה הכללית של IEEE מציינת שיישומים מוקדמים של 1.6T LPO דווחו מעל 30W, מה שיוצר בעיות תרמיות משלו, וש-LRO - שמציג מחדש DSP- בצד שידור כדי לעמוד בדרישות שלמות האות של IEEE 802.3 - צפויה להיות הבחירה המעשית יותר בטווח הקרוב{8}. ספקים המדגימים 1.6T LPO בדרך כלל מציגים LRO לצדו.

כמה כוח יכול LPO לחסוך בפועל?

דמויות שפורסמו מתקבצות בטווח עקבי, אך כל אחת מהן מותנית בסוג המודול, טווח הגעה, קצב ועיצוב תרמי. התייחס אל הדברים הבאים כטווח, לא כמפרט:

• חיבורים מבוססי 800G DSP-מצוינים בדרך כלל בפס 14–18W, כאשר 800G DR8 בין הסוגים הנפוצים ביותר באשכולות AI. מודולי 800G קוהרנטיים ומורחבים-מושכים יותר.
• מודולי LPO 800Gמספקים המפרסמים נתונים בדרך כלל נוחתים בסביבות 7-8.5W. TE Connectivity, למשל, הדגימה מקלט-משדר OSFP-XD LPO ב-OFC 2025 בדירוג של 8.5W.
• שמירה ברמת המודול המתקבל-לכן הוא בערך 40-50% לעומת חלק DSP דומה באותו קצב ובאותו טווח הגעה.

ה-DSP הוא צרכן החשמל היחיד הגדול ביותר בתוך מודול קונבנציונלי, וזו הסיבה שהסרה שלו מייצרת חיסכון בסדר גודל כזה. יש להתייחס לתביעות שמקצות לו נתח מדויק של כוח המודול - 50%, 60% - בזהירות, אלא אם המקור מפרסם פירוט רמת רכיב- עבור מודול בעל שם.

האחזור משתפר גם כן, ועבור עומסי עבודה של אימון מבוזרים שעשויים להיות חשובים כמו הוואטים. הסרת תזמון חוזר וב-מודול FEC מבטלת כמה ננו-שניות לכל קפיצה. על פני הפעולות הקולקטיביות של עבודת הדרכה גדולה, לפי-תרכובות חביון הופ.

אזהרה אחת לגבי מספר הרמה של-המודול עצמו: זוהי השוואה בין שני מודולים בסט של תנאים מוגדרים, לא מדידה של המתלה שלך. כל מי שמצטט אחוז אחד מבלי לציין את שמו של מודול הבסיס, טווח ההגעה, הקצב וטמפרטורת הפעולה מצטט נתון שיווקי.

ממודול וואט לאנרגיה של מתקן

חיסכון במודול הופך לחיסכון במתקן רק באמצעות שרשרת של הכפלות, והשרשרת מאבדת ממידה בכל שלב. הנה השרשרת המפורשת, עם הנחות שאתה יכול להחליף.

הנחות:מתג עלה בעל 32 יציאות 800G מאוכלס במלואו; קו בסיס DSP של 16W לכל מודול; LPO ב-8.5W לכל מודול; 40 מתגים כאלה בתרמיל; פעילות רציפה ב-8,760 שעות בשנה; מתקן PUE של 1.3; חשמל ב-0.10$ לקוט"ש.

1. לכל מתג.אופטיקה שואבת 512W עם מודולי DSP לעומת 272W עם LPO - חיסכון של 240W, או כ-47% מההספק האופטי באותה מארז.
2. לכל תרמיל.על פני 40 מתגים, זה בערך 9.6 קילוואט של עומס IT שהוסר.
3. אנרגיית IT שנתית.9.6 קילוואט לשנה זה כ-84 מגוואט.
4. אנרגיית מתקן שנתית.החלת PUE 1.3 כדי לקחת בחשבון את תקורה של קירור והפצה נותן בערך 109 MWh.
5. עלות שנתית.במחיר של 0.10 דולר לקוט"ש, כ-10,900 דולר לשנה עבור הפוד הזה.

כעת החלק שהכותרות טוענות לו נוטים לדלג. במתקן השואב 10 מגוואט, הצריכה השנתית הכוללת היא בסדר גודל של 87,600 מגוואט. ה-109 MWh שנחסכו לעיל הם בערך 0.1% מזה. מקלטי משדר אופטיים הם נתח משמעותי מהספק הרשת ובעיה תרמית אמיתית בתוך מארז צפוף, אבל במתקן AI הנשלט על GPU- הם חלק קטן מהעומס הכולל - המאיצים, הזיכרון, האחסון, הפסדי המרת הספק והמפעל המכני שולטים. קיצוץ של 45% בהספק האופטיקה אינו קיצוץ של 45% בחשבון החשמל, ואף דגם ישר לא מייצר כזה.

המקום שבו LPO מרוויח את מקומו הוא ספציפי יותר מאחוז מהחשבונית: הוא קונה מרווח גחון תרמי בתוך השלדה והמתלה, וזה לעתים קרובות האילוץ המחייב בעת שדרוג פלטפורמה שתוכננה סביב אופטיקה נמוכה יותר של 400G ל-800G. להקשר על קנה המידה של הבעיה הבסיסית, המעבדה הלאומית של לורנס ברקלידוח שימוש באנרגיה של מרכז הנתונים של ארצות הברית לשנת 2024מצא שמרכזי נתונים בארה"ב צרכו 176 TWh ב-2023 - כ-4.4% מהחשמל הלאומי - וחזו 325 עד 580 TWh עד 2028.

היכן תקינה של LPO עומדת למעשה

תמונת המפרט מתקדמת ממה שהייתה, וספציפית יותר מ"הסטנדרטים מסתיימים השנה".

• מרץ 2025 - 100G-DR-LPO.ה-LPO MSA פרסם את זהמפרט מצב יחיד של 100 ג'יגה-ביט לשנייה לכל נתיב-, המכסה 100G, 200G, 400G ו-800G מקבילי מצב יחיד-, ואומת על ידי בדיקת יכולת פעולה הדדית של חברים באירוע בפברואר 2025.
• ספטמבר 2025 - 400G-FR4-LPO.ב-ECOC, ה-MSA פרסם את400G-מפרט FR4-LPO, הוספת אפשרות WDM בארבעה-גל התומכת בטווחים של לפחות 500 מ' על פני זוג סיבים.
• 200G לכל נתיב.העבודה נמשכת עם OIF ו-IEEE לקראת יישומים ליניאריים בקצב הבא. זה לא שלם, והקושי הטכני הוא אמיתי - מארח SerDes תאימות של 200G לכל נתיב קשה יותר באופן מהותי מאשר ב-100G.

שני המפרטים מתבססים על עבודת IEEE 802.3 ו-OIF ומגדירים דרישות יכולת פעולה הדדית ברמת הרכיבים, המודולים והמערכת- על פני הממשקים החשמליים והאופטיים. גם סיליקון זמין: Marvell, הידועה יותר בזכות DSPs, הכריזה על א200G-ל-נתיב TIA וערכת שבבים לנהג לייזרמכוון לקישורים ליניאריים של 800G ו-1.6T.

מפרט, סיליקון ומוצרי משלוח הם שלושה מתוך חמשת הדברים המהווים "מיינסטרים". שני הנותרים של - פריסת ייצור רחבה של-ספקים ונתח שוק רוב - לא הגיעו. ההערכה של Cignal AI בעקבות OFC 2025 הייתה ש-LPO של 100G-ל-נתיב ב-800G מאוחר לשוק וככל הנראה יתפוס רק חלק קטן מהחיבורים הניתנים לחיבור לטווח ארוך, בעיקר בגלל שכל כך הרבה תשתית מרכזית נתונים קיימת תוכננה סביב תאימות DSP. LightCounting, בינתיים, חזתה ששוק ה-LPO וה-CPO המשולבים עבור הרחבת רשתות AI אשכולות-והגדלה-יוכפל בערך מ-5 מיליארד דולר ב-2024 ליותר מ-10 מיליארד דולר ב-2026. שתי השקפות אלו אינן סותרות: צמיחה מהירה מבסיס קטן היא עדיין בסיס קטן. לקריאה רחבה יותר על אילו טכנולוגיות מודול שולחות לעומת הדגמה, עיין בסיכום שלנומה היה אמיתי ומה היה הבא ב-OFC 2026.

תאימות מארח ומתגים: מה לבדוק לפני שקונים

הטענה המטעה ביותר במחזור לגבי LPO היא שגורמי צורה זהים פירושם ירידה-בתאימות עם מתגים קיימים. הכלוב מקבל את המודול; זה לא אומר כלום אם הקישור ייסגר.

חלק מהפלטפורמות באמת תומכות במודולים ליניאריים ללא שינויי חומרה במתגי Juniper QFX מבוססי - Broadcom- הם מקרה מתועד, ואריסטה הוכיחה תאימות ל-Broadcom TH5 לאורך תקופה ממושכת. אבל תמיכה היא תכונה של פלטפורמות ספציפיות, לא של גורם הצורה הניתן לחיבור. לפני התחייבות, עבד על הפעולות הבאות עם ספקי המתג וה-NIC שלך:

• יכולת מארח SerDes.האם ה-SerDes של ה-ASIC מספקים את השוואת השידור והקבלה הנדרשת כדי לסגור קישור ליניארי ללא תזמון-מחדש במודול?
• תקציב אובדן ערוץ חשמל.מהו אובדן ההחדרה מ-ASIC לכלוב בלוח הספציפי הזה, והאם הוא נופל בגבולות המפרט?
• טיפול ב-FEC.אשר איזו סכימת FEC מוחלת, היכן היא פועלת וכי היא מופעלת מקצה לקצה על פני הקישור.
• גרסת מפרט.איזה מפרט LPO MSA טוען המודול תואם ל-- 100G-DR-LPO, 400G-FR4-LPO - והאם המארח כשיר מול אותו אחד?
• דגם כוונון.האם הפלטפורמה מכווננת את הקישורים באופן אוטומטי, או שמא היא דורשת התאמת-יציאה? שאל מה קורה כאשר מודול מוחלף בשטח.
• ראיות ליכולת פעולה הדדית.בקש תוצאות עבור מודול זה כנגד מארח זה - לא תביעה כללית של יכולת פעולה הדדית, ולא תוצאה של יצירת מתגים אחרת.
• Reach וצמח סיבים.ודא את טווח ההגעה שצוין מול ריצות הכבלים בפועל, ספירת המחברים ותקציב האובדן. אפשרויות כבלים מובנות כגוןMPO 16 סיבים עבור קישורי 800Gלהשפיע על השוליים האופטיים שהמודול צריך לעבוד איתם.
• מעטפה תרמית.אשר את טמפרטורת המארז המדורגת של המודול מול זרימת האוויר הזמינה במארז שלך בצפיפות היציאה המיועדת שלך.
• גבול תמיכה.קבע בכתב מי הבעלים של הקישור כאשר בעיית -BER שולית חוצה את גבול המארח/מודול.

• 

מגבלות וסיכונים תפעוליים

הערכות מאוזנות של LPO שמות בעקביות את אותן השוואות-, ואף אחת מהן אינה פורצת עסקאות - אבל כולן הן עבודה.

• טווח קצר יותר.ללא ב-מודול DSP, קישור BER גבוה יותר, מה שמגביל את המרחק. מפרטי LPO שפורסמו מכוונים לטווח קצר; זוהי טכנולוגיה תוך-מתלה וקצרה תוך-שורה, לא קמפוס או DCI.
• שולי קישור דקים.מודול DSP סופג ערוץ מושפל. מודול ליניארי משטח אותו. מחברים מלוכלכים, חוטי תיקון שוליים ואובדן-מה-מפרט של ערוץ מופיעים כשגיאות במקום להיות מתוקנים בשקט.
• פתרון תקלות קשה יותר.בידוד תקלות משתרע כעת על מארח, ערוץ לוח ומודול. צוותים שרגילים להחליף מודול כדי לנקות תקלה בקישור יצטרכו נהלים חדשים.
• קושי של 200G-ל-נתיב.המורכבות הנוספת של SerDes הופכת את התאימות ב-200G לנתיב לקשה יותר להשגה מאשר ב-100G, והטמעות מוקדמות של 1.6T LPO דווחו מעל 30W -, החותרות את טיעון הכוח בדיוק בקצב שבו היא תהיה בעלת הערך הרב ביותר.
• עלות הכשרה.יכולת פעולה הדדית של-ספקים מחייבת בדיקה מכוונת במקום הנחה. תקציב זמן מעבדה.
• נתוני מהימנות.פחות רכיבים בתוך החבילה הם בסיס תיאורטי סביר לציפיות לאמינות מודול טובה יותר, אבל זו השערה, לא סטטיסטיקת כשל בשדה-. שאל כל ספק שטוען לשיעורי כשלים טובים יותר עבור גודל האוכלוסייה, תקופת התצפית ובסיס ההשוואה.

איפה LPO הגיוני - ואיפה לא

מועמדים טובים

• קישורי-תוך וקישורים תוך-תוך-שורה קצרים בתוך אשכולות אימון והסקת בינה מלאכותית, ב-100G לנתיב, בפלטפורמה עם תמיכה ב-LPO מאושרת-של הספק.
• פריסות שבהן מרווח גחון תרמי של מארז או מתלה - לא חשבון החשמל - הוא המגבלה שחוסמת למעשה את השדרוג.
• בדים רגישים-להשהייה שבהם להסרה של-השהיית תזמון חוזרת יש ערך עומס עבודה מדיד.
• Greenfield בונה שבו פלטפורמה מארח, מודול וכבלים יכולים להיות מוסמכים יחד לפני התחייבות.

מועמדים עלובים

• כל טווח הגעה מעבר למה שהמפרט ותקציב ההפסד שלך תומכים.
• אחוזות חומות הטרוגניות שבהן מודולים צפויים לעבוד על פני מספר דורות מתגים של ספקים שונים.
• קצר מאוד בחיבורי-מתלים איפהצרף ישיר מכלולי נחושתאו נחושת פעילה תהיה פשוטה וזולה יותר. השאלה הרלוונטית היא לרוב לא "LPO או DSP" אלא האם הקישור צריך אופטיקה בכלל - ההשוואה שלנו שלנחושת וסיבים במרכזי נתונים בינה מלאכותיתמכסה איפה כל אחד מתקלקל.
• קישורי 1.6T כיום, כאשר LRO היא בדרך כלל התשובה המעשית יותר-לטווח הקרוב.
• סביבות ללא יכולת מעבדה להכשיר קישורים, או ללא צוות תפעול שמוכן להיות בעלים של כוונון קישורים מקצה ל-.

שאלות נפוצות

האם LPO מפחית את חשבונות החשמל במרכז הנתונים ב-40%?

לא. בערך 40-50% הוא החיסכון ברמת-המודול מול מודול DSP דומה באותו קצב ובאותו טווח הגעה. עלות החשמל של המתקן כוללת מאיצים, מעבדים, זיכרון, אחסון, ASIC מתגים, הפסדי המרת הספק ומפעל מכני. במתקן בינה מלאכותית, אופטיקה היא חלק קטן מהסך הכל, כך שהאפקט של -רמת המתקן הוא שבריר של אחוז ברוב הדגמים - ראה את הדוגמה העובדת למעלה.

האם מודולי LPO יכולים להיכנס למתגים הקיימים שלי?

הכלוב יקבל אותם. האם הקישור נסגר תלוי ב-ASIC המארח, ביכולת ה-SerDes שלו, באיבוד הערוץ של הלוח, בתצורת FEC ובתמיכה בניהול. חלק מהפלטפורמות תומכות ב-LPO ללא שינוי חומרה; רבים לא. התייחס לתאימות כשאלה לפי-פלטפורמה שתאושר עם הספק שלך.

עד כמה קישור LPO יכול להגיע?

מפרטי LPO MSA שפורסמו מכוונים לטווח קצר, עם 400G-FR4-LPO התומך ב-500 מ' לפחות על פני זוג סיבים- יחיד. מרחק שמיש בפועל במפעל שלך תלוי בספירת המחברים ובתקציב ההפסד הכולל. LPO אינה טכנולוגיה בעלת טווח ארוך או קוהרנטית.

האם LPO טוב יותר מ-CPO?

הם עושים אופטימיזציה לדברים שונים. CPO משלב אופטיקה עם חבילת המתגים ויכול להגיע להספק נמוך יותר לכל יציאה, אך משנה את מודל השירותיות, החיסכון והכשל- של הדומיין. LPO שומר על המודל התפעולי הניתן לחיבור ונושא סיכון אינטגרציה נמוך יותר, בהטבה קטנה יותר. התשובה הכנה תלויה בהטמעות ה-CPO וה-LPO הספציפיות, הקצב והיכן אתה משרטט את גבול המערכת בעת ההשוואה.

מה ההבדל בין LPO ל-LRO?

LRO מסיר את ה-DSP מנתיב הקבלה בלבד, ומשאיר אותו בשידור כך שהמשדר יישאר תואם לדרישות שלמות האות IEEE 802.3. זה מוותר על חיסכון בחשמל בתמורה ל-BER קישור תחתון, טווח הגעה ארוך יותר ויכולת פעולה הדדית קלה יותר. עם 200G לנתיב, LRO צפוי להיות האפשרות המעשית יותר-לטווח הקרוב.

האם LPO אמין מספיק לייצור?

מפרטים, בדיקת יכולת פעולה הדדית ומוצרי משלוח כולם קיימים, ומספר פלטפורמות תומכות ב-LPO בייצור. מה שעדיין לא קיים בפומבי הוא נתוני אמינות שדות של ספקים-בקנה מידה גדול, רב- שנים ורב-. זכאי בפלטפורמה שלך במקום להסתמך על תביעה כללית.

מתי LPO יהפוך לברירת המחדל לקישורים לטווח קצר-?

זו תחזית, לא עובדה, והחזאים לא מסכימים. LightCounting צופה צמיחה חזקה למגזר המשולב של LPO ו-CPO ברשתות בינה מלאכותית. Cignal AI מצפה ש-800G LPO יתפוס רק חלק קטן מהחיבורים הניתנים לחיבור לטווח ארוך, מכיוון שהתשתית הקיימת תוכננה סביב תאימות DSP. תכנן על פי מפת הדרכים של הפלטפורמה שלך ולא נגד כל אחת מהתחזיתות.

תַקצִיר

LPO היא טכנולוגיה אמיתית עם תועלת ברמת-מודול- אמיתית ומתועדת היטב: הספק נמוך בערך ב-40-50% ממודול DSP דומה, בתוספת כמה ננו-שניות פחות זמן אחזור לכל קפיצה, בחבילה הניתנת לחיבור צוות התפעול שלך כבר יודע להתמודד. מתפרסמים שני מפרטי מקורות רבים-, סיליקון זמין ופלטפורמות מתגים ספציפיות תומכות בו כיום.

זוהי גם טכנולוגיה המעבירה עבודה מהמודול לאינטגרטור המערכת. הקישור תלוי כעת ביכולת SerDes של המארח, באובדן ערוץ ובכיוונון מקצה-ל-סוף, טווח הגעה מוגבל, השוליים דקים יותר, והטמעות של 200G-ל-נתיב עדיין לא היכן ש-100G-לכל-נתיב נמצא. הדרך הנכונה להעריך את זה היא לפי פלטפורמה ולכל מחלקת קישור - לא כהחלטה רחבה- של עיזבון, ולא על בסיס אחוז אחד. אם אתה עובד על הצד של הכבלים והחיבורים של ההחלטה הזו, שלנופתרונות קישוריות למרכזי נתוניםלכסות את מפעל הסיבים ואת אפשרויות הכבלים המובנים שקובעות עם כמה שוליים אופטיים כל מודול - ליניארי או אחר - צריך לעבוד איתו.