Znanje

Silicijevi fotonski čipi so se iz raziskovalnih laboratorijev preselili v glavni tok-hitrostnih optičnih oddajnikov. Ko moduli 400G postanejo standard v podatkovnih centrih hiperscale in se uvedbe 800G in 1,6T pospešijo za gruče AI, osnovna tehnologija čipov ni več samo skrb navzgor -, temveč neposredno oblikuje, kako je treba oblikovati optične kable, sklope MPO/MTP in proračune za povezave.

Nedavni napredek domačih kitajskih dobaviteljev čipov v silicijevih fotonskih napravah 200G, 400G in 800G je dodal še en dejavnik, ki mu morajo slediti kupci kablov in arhitekti omrežij. Kot proizvajalec optičnih kablov, ki sodeluje z operaterji, hiperskalerji in integratorji, na ta trend ne gledamo kot na zgodbo o čipih, temveč kot na vprašanjekaj to pomeni za kable, ki se nahajajo pod vsako -hitro povezavo.
 

Kaj je 400G silicijev fotonski čip?

Silicijev fotonski čip združuje optične komponente - modulatorje, valovode, detektorje in (v heterogenih oblikah) laserske vire - na silicijevem substratu z uporabo CMOS-združljivih procesov. V primerjavi s tradicionalno diskretno optiko, zgrajeno na podlagi indijevega fosfida (InP) ali galijevega arzenida (GaAs), si silicijeva fotonika prizadeva za tesnejšo integracijo, manjšo moč na bit in boljše skaliranje na obstoječih polprevodniških linijah.

400G silicijev fotonski čip običajno podpira 4×100G ali 1×400G na valovno dolžino, skupaj z modulacijo PAM4 in DSP, in je optični motor znotraj QSFP-DD, OSFP in nastajajočih faktorjev oblike 800G/1,6T.

Zakaj je silicijeva fotonika pomembna za-hitrostna optična omrežja

Premik k silicijevi fotoniki poganjajo trije pritiski, ki jih bo prepoznal vsak operater podatkovnega centra: moč, gostota in cena na bit.

• Energijska učinkovitost.Grozdi za usposabljanje z umetno inteligenco koncentrirajo ogromno pasovno širino v eni vrsti omare in vsak vat, porabljen za optiko, je vat, ki ni na voljo za računanje. Silicijeva fotonika je postala vodilni pristop za ohranjanje moči na gigabit na padajoči poti pri 400G in več.
• Gostota integracije.Namestitev več pasov v isti odtis modula je tisto, kar omogoča sprejemnikom 800G in 1,6T, da dosežejo sprednjo ploščo.
• Proizvodni obseg.Gradnja fotonskih naprav na standardnih linijah rezin je tisto, kar omogoča rast obsega skupaj s povpraševanjem po umetni inteligenci in gradnji v oblaku-.

Za globlji vpogled v to, kako se hitrosti oddajnikov preslikajo na zasnovo omrežja, naša opomba o800G optični modulise sprehodi skozi tipične možnosti vmesnika in kje vsaka pristane v resnični uporabi.

Prizadevanje za domače 400G silicijeve fotonske čipe

Večji del preteklega desetletja so visoko{0}}silicijeve fotonske čipe za 400 G in več prevladovali ameriški in japonski dobavitelji. Ta slika se spreminja. Kitajski dobavitelji -, vključno z Accelink Technologies in HG Genuine (Huagong Zhengyuan) -, so javno izjavili, da so njihove silicijeve fotonske naprave 200G, 400G in 800G dosegle proizvodne stopnje in jih oblikujejo v lastne optične motorje in module.

Posebne trditve o donosih, cenah, naročilih strank in preskusnih urah v katerem koli danem mesecu je treba obravnavati previdno, dokler jih ne podprejo dokumenti podjetja, revidirana poročila ali večja pokritost industrije. Tisto, kar je javno vidno in kar je pomembno za kabelsko plast, je širša usmeritev: bolj raznolika silicijeva fotonska ponudba, več optičnih motorjev 400G in 800G, ki prihajajo na trg, in hitrejši prehod na uvedbe,-ki jih poganja AI in oblak-.

Ta smer ima posledice, ki presegajo sam čip.

Ali 400G Silicon Photonics spreminja zahteve za optične kable?

Niti vlaken samega - eno-ali večmodnega stekla - ni treba na novo izumljati za 400G. Družina IEEE 802.3Ethernet standardidefinira 400GBASE-DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8 in povezane vmesnike prek istih vrst vlaken, ki so že nameščena v večini podatkovnih centrov in metro omrežij.

Kar se spremeni, je, kako neprizanesljiva postane povezava. Višje simbolne hitrosti in modulacija PAM4 zmanjšajo proračun za izgube, povečajo občutljivost na šum particije načina in kromatsko disperzijo ter dajo večjo težo kakovosti konektorja kot 10G ali 25G kadarkoli. V praksi to pomeni tri stvari za kabelsko plast:

1. Bolj pomembna je vstavljena izguba.Majhen dodaten dB na vsaki povezovalni plošči, spojnici in vmesniku MPO, ki je bil dopusten pri 10G, lahko prekine povezavo 400G.
2. Doseg je krajši, kot predlaga specifikacija.Prave povezave 400G/800G redko delujejo pri absolutnem največjem dosegu, ker je proračun porabljen za-število konektorjev v resničnem svetu in izgube pri upogibanju.
3. V podatkovnem centru prevladuje vzporedna optika.Vmesniki DR4/SR4/SR8 temeljijo na trankih MPO z 8 ali 16 vlakni in ne na dupleksnih parih LC.

   

Vpliv na kable podatkovnega centra, MPO/MTP in vlakna z nizkimi-izgubami

Enojni-način proti večnačinovnemu pri 400G

Za podatkovne centre, ki dosegajo manj kot 100 m, ostajajo večmodna vlakna OM4 in OM5 v kombinaciji z oddajniki-sprejemniki razreda SR{3}} privlačna glede na ceno. Za dosege 500 m in več ter za skoraj vso strukturo gruče AI in povezave DCI prevladuje enojni-način. Številni operaterji zdaj standardizirajo G.652.D z nizkimi-izgubami za-izdelke in razmišljajo o G.654.E za segmente z daljšim dosegom.

Dve referenci izdelka, ki se pogosto pojavljata v razpravah o oblikovanju 400G/800G, sta našienomodno vlakno G.652.D z nizkimi-izgubami-in našeG.654.E vlakna z ultra-nizkimi{2}}izgubamiza aplikacije na dolge{0}}razdalje in DCI. Za večmodne povezave kratkega dosega,OM4 vlaknaostaja delovni konj, pri čemer je OM5 privlačen, kjer je SWDM v obsegu.

MPO/MTP in vzporedna optika

Ker je večina vmesnikov kratkega dosega 400G in 800G-vzporednih, so vodila MPO-12 in MPO-16 postala privzeta infrastruktura za strukture podatkovnih centrov. Upravljanje polarnosti (tip A, B ali C), pripeti in nepripeti konci, konektorji APC z nizkimi-izgubami za enomodni način in čistoča končne strani zdaj odločajo o tem, ali bo povezava 400G čista ali pa bo padla zaradi napak FEC.

Naš pregled nadMPO/MTP izdelkipokriva prtljažnike, pasove in module za pretvorbo, ki se običajno uporabljajo v tem sloju, in našo opombo oRazlike med MPO in MTPje koristen primer za kupce, ki primerjajo podatkovne liste dobaviteljev.

Aritmetika proračuna izgube

Za 400G-DR4 in podobne vmesnike je proračun operativne povezave po FEC dovolj majhen, da lahko dva dodatna para konektorjev MPO srednje kakovosti porabita celotno rezervo. Določanje konektorjev z nizkimi-izgubami na vsaki prelomni točki - ter preverjanje z vstavljeno izgubo in testiranjem OTDR - ni več neobvezno. Naš praktični vodnik zatestiranje optičnih kablovopisuje, kaj je treba preveriti, preden vzpostavite -hitro povezavo.
 

Kaj bi morali kupci kablov upoštevati pri omrežjih 400G in 800G

Z vidika proizvajalca imajo operaterji in integratorji, ki dobijo najčistejši 400G/800G-preobrat, skupen kontrolni seznam:

• Zgodaj zaklenite proračun izgube.Odločite se, kateri vmesnik (DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8) je v obsegu za posamezno povezavo, nato pa nazaj-izračunajte, koliko parov priključkov in kakšno dolžino vlaken lahko absorbira kabel.
• Standardizirajte eno ali dve vrsti vlaken.Mešanje G.652.D, G.652.D z nizkimi-izgubami in G.654.E brez jasnega pravila povzroča neujemanja-točk spajanja in zmedo na terenu.
• Obravnavajte polarnost MPO kot oblikovalsko odločitev, ne kot popravilo polja.Izberite vrsto A, B ali C spredaj in jo dokumentirajte na vsaki risbi.
• Zahtevajte končno-kakovost konektorja.APC za enojni-način je zdaj privzet; UPC je sprejemljiv le, če proračuni za odbojnost to dovoljujejo.
• Načrtujte naslednji korak.Kabli se amortizirajo v 10+ letih; oddajniki se obračajo veliko hitreje. Obrat, zasnovan samo za 400G, ne bo elegantno sprejel 800G ali 1,6T.

Za operaterje, ki načrtujejo usklajeno gradnjo-našrešitve povezljivosti podatkovnih centrovpregled opisuje, kako so plasti debla, popravkov in modulov običajno podane skupaj, in naškabli podatkovnega centra z optičnimi vlaknistran pokriva posebne družine izdelkov, ki se uporabljajo pri uvajanju gruč v hiperrazmerju in AI.

Kaj to pomeni za industrijo

Če se bo domača fotonska ponudba silicija še naprej povečevala na 400G in napredovala proti 800G, je razumno pričakovati tri spodnje učinke:

• Pritisk glede cen optičnih modulov se zmanjša na strani čipov, kar sprosti proračun za-kakovostnejše kable in priključke -, kar je točno tisto,-ki hitre povezave najpogosteje odpovejo na terenu.
• Prehod 800G in 1,6T se stisne, ker večji del dobavne verige masovno-proizvaja vzporedno in ne serijsko.
• Operaterji grozdov z umetno inteligenco, ki so najbolj agresivni potrošniki nove optike, pridobijo drugi vir kritičnih komponent, kar izboljša njihovo obzorje načrtovanja za -izgradnjo tkanin.

Noben od teh rezultatov ne spremeni fizike samega vlakna. Kar spreminjajo, je tempo, s katerim morajo biti kupci pripravljeni s kabli, ki ustrezajo optiki.

Povzetek

400G silicijeva fotonika ni mimobežni naslov - je osnovni motor, ki potiska 800G in 1,6T v glavne podatkovne centre in uvedbe gruče AI. Bolj raznovrstna dobavna veriga s silicijevo fotono, vključno z nenehnim napredkom kitajskih dobaviteljev, pospešuje ta prehod, namesto da bi ga bistveno preusmerila.

Za kupce kablov iz optičnih vlaken je praktičen zaključek preprost: pramen vlaken se ni spremenil, spremenila pa se je toleranca za površno ožičenje. Manjši proračuni za izgube, več vzporedne optike in hitrejša kadenca nadgradenj hitrosti vse to potiska specifikacijo kablov k komponentam z nizkimi-izgubami, skrbnemu načrtovanju polarnosti MPO in discipliniranemu testiranju povezav. Operaterji, ki zdaj vgradijo to disciplino v svoj obrat, bodo naslednji dve generaciji optike absorbirali z veliko manj predelave kot tisti, ki optimizirajo samo za današnjo oddajno-sprejemno enoto.