Silikonski fotonski čipovi prešli su iz istraživačkih laboratorija u glavni tok-optičkih primopredajnika velike brzine. Kako 400G moduli postaju standard u hiperrazmjernim podatkovnim centrima, a 800G i 1.6T implementacije se ubrzavaju za AI klastere, temeljna tehnologija čipova više nije samo uzvodna briga - ona izravno oblikuje kako treba dizajnirati optičke kabele, MPO/MTP sklopove i proračune za veze.
Nedavni napredak domaćih kineskih dobavljača čipova u 200G, 400G i 800G silicijskim fotoničkim uređajima dodao je još jedan faktor koji kupci kabela i mrežni arhitekti trebaju pratiti. Kao proizvođač optičkih kabela koji radi s operaterima, hiperskalerima i integratorima, na ovaj trend ne gledamo kao na priču o čipovima, već kao na pitanješto to znači za kablove koji se nalaze ispod svake-brze veze.
Što je 400G silikonski fotonski čip?
Silikonski fotonski čip integrira optičke komponente - modulatore, valovode, detektore i (u heterogenim izvedbama) laserske izvore - na silicijskoj podlozi pomoću CMOS-kompatibilnih procesa. U usporedbi s tradicionalnom diskretnom optikom koja se temelji na indijevom fosfidu (InP) ili galijevom arsenidu (GaAs), silicijska fotonika ima za cilj čvršću integraciju, manju snagu po bitu i bolje skaliranje na postojećim linijama poluvodiča.
Silicijski fotonski čip od 400G obično podržava ili 4×100G ili 1×400G po valnoj duljini, uparen s PAM4 modulacijom i DSP-om, te je optički motor unutar QSFP-DD, OSFP i faktora oblika 800G/1,6T u nastajanju.
Zašto je silicijska fotonika važna za-optičke mreže velike brzine
Prelazak na silicijsku fotoniku pokreću tri pritiska koja će svaki operater podatkovnog centra prepoznati: snaga, gustoća i cijena po bitu.
- Energetska učinkovitost.Klasteri za obuku AI koncentriraju ogromnu širinu pojasa u jednom redu stalka, a svaki vat potrošen na optiku je vat nedostupan za računanje. Silicijska fotonika postala je vodeći pristup za održavanje snage po gigabitu na silaznoj putanji na 400G i više.
- Gustoća integracije.Ugradnja više traka u isti otisak modula je ono što omogućuje 800G i 1.6T primopredajnicima da dosegnu prednju ploču.
- Mjerilo proizvodnje.Izrada fotoničkih uređaja na standardnim linijama wafera ono je što omogućuje rast količine zajedno s potražnjom AI-a i nadogradnji{0}}oblaka.
Za dublji uvid u to kako se brzine primopredajnika preslikavaju na dizajn mreže, naša bilješka o800G optički moduliprolazi kroz tipične opcije sučelja i gdje svaka dolazi u stvarnoj implementaciji.
Poticaj za domaće 400G silikonske fotonske čipove
Veći dio prošlog desetljeća vrhunskim silicijskim fotoničkim čipovima za 400G i više dominirali su dobavljači iz SAD-a i Japana. Ta se slika mijenjala. Kineski dobavljači - uključujući Accelink Technologies i HG Genuine (Huagong Zhengyuan) - javno su izjavili da su njihovi 200G, 400G i 800G silikonski fotonski uređaji dosegli fazu proizvodnje i da se dizajniraju u vlastite optičke motore i module.
Konkretne tvrdnje o prinosima, cijenama, narudžbama kupaca i satima testiranja u bilo kojem danom mjesecu treba tretirati oprezno dok ih ne potkrijepi dokumentacija tvrtke, revidirana izvješća ili velika pokrivenost industrije. Ono što je javno vidljivo i što je važno za sloj kabliranja je širi smjer: raznovrsnija opskrba silicijevim fotonicima, više 400G i 800G optičkih motora koji dolaze na tržište i brži pristup implementacijama koje -pokreću AI i oblak-.
Taj smjer ima implikacije daleko izvan samog čipa.
Mijenja li 400G Silicon Photonics zahtjeve za optički kabel?
Sama vlaknasta vlakna - jedno-modno ili višemodno staklo - ne treba se ponovno izmišljati za 400G. Obitelj IEEE 802.3Ethernet standardidefinira 400GBASE-DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8 i povezana sučelja preko istih vrsta vlakana koja su već postavljena u većini podatkovnih centara i metro mreža.
Ono što se mijenja je koliko veza postaje nepopustljiva. Veće brzine simbola i PAM4 modulacija sužavaju proračun gubitaka, podižu osjetljivost na šum particije načina i kromatsku disperziju i stavljaju veću težinu na kvalitetu konektora nego 10G ili 25G ikad. U praksi to znači tri stvari za sloj kabliranja:
- Insercijski gubitak važniji je.Mali dodatni dB na svakom patch panelu, spoju i MPO sučelju koje je bilo podnošljivo na 10G može prekinuti vezu od 400G.
- Doseg je kraći nego što sugerira tehnički list.Stvarne 400G/800G veze rijetko rade na apsolutnom maksimalnom dometu jer se proračun troši na stvarni{2}}broj konektora i gubitke na savijanju.
- Paralelna optika dominira unutar podatkovnog centra.DR4/SR4/SR8 sučelja oslanjaju se na MPO spojeve od 8 vlakana ili 16 vlakana, a ne dupleksne LC parove.
Utjecaj na kabliranje podatkovnog centra, MPO/MTP i vlakna s niskim-gubicima
Jedno-mod u odnosu na višemod pri 400G
Za podatkovne centre koji dosežu ispod oko 100 m, višemodna vlakna OM4 i OM5 uparena s primopredajnicima klase SR- ostaju privlačna na temelju cijene. Za dosege od 500 m i više, te za gotovo sve AI klastere i DCI veze, dominira pojedinačni-način. Mnogi operateri sada standardiziraju G.652.D s niskim-gubicima za-gradnje i razmatraju G.654.E za segmente većeg dosega.
Dvije reference proizvoda koje se često pojavljuju u raspravama o dizajnu 400G/800G su našeG.652.D jedno{2}}modno vlakno s niskim-gubicimai našeG.654.E vlakno s ultra-niskim-gubicimaza dugo{0}}valjke i DCI aplikacije. Za višemodne veze kratkog dometa,OM4 vlaknaostaje radni konj, s OM5 atraktivnim tamo gdje je SWDM u opsegu.
MPO/MTP i paralelna optika
Budući da je većina 400G i 800G sučelja kratkog{2}}dometa paralelna, MPO-12 i MPO-16 sučelja postala su zadana infrastruktura za strukture podatkovnog centra. Upravljanje polaritetom (Tip A, B ili C), prikvačeni naspram neprikvačenih krajeva, APC konektori s niskim -gubicima za single-mode i čistoća krajnje strane sada određuju hoće li 400G veza biti čista ili će pasti zbog FEC pogrešaka.
Naš pregled oMPO/MTP proizvodipokriva prtljažnike, pojaseve i module za konverziju koji se obično koriste u ovom sloju, a našu bilješku oMPO u odnosu na MTP razlikekoristan je početnik za kupce koji uspoređuju podatkovne tablice dobavljača.
Aritmetika proračuna gubitaka
Za 400G-DR4 i slična sučelja, proračun operativne veze nakon FEC-a dovoljno je mali da dva dodatna para MPO konektora osrednje kvalitete mogu pojesti cijelu marginu. Specificiranje konektora s niskim-gubicima na svakoj točki prijelaza - i provjera s unesenim gubitkom i OTDR testiranjem - više nije izborno. Naš praktični vodič zaispitivanje optičkih kabelaprolazi kroz ono što treba provjeriti prije pokretanja-brze veze.
Što bi kupci kabela trebali razmotriti za 400G i 800G mreže
Iz perspektive proizvođača, operateri i integratori koji dobivaju najčišće 400G/800G obra-imaju zajednički kontrolni popis:
- Rano zatvorite proračun gubitka.Odlučite koje je sučelje (DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8) u opsegu za svaku vezu, a zatim natrag-izračunajte koliko pari konektora i koju duljinu vlakana kabel može apsorbirati.
- Standardizirajte jednu ili dvije vrste vlakana.Miješanje G.652.D, niskih-gubitaka G.652.D i G.654.E bez jasnog pravila stvara nepodudaranje-točaka spajanja i zabunu na terenu.
- Tretirajte MPO polaritet kao odluku o dizajnu, a ne kao popravak polja.Odaberite tip A, B ili C naprijed i dokumentirajte ga na svakom crtežu.
- Zahtjevajte kvalitetu kraja konektora-.APC za pojedinačni-način sada je zadani; UPC je prihvatljiv samo tamo gdje proračuni za refleksiju to dopuštaju.
- Planirajte sljedeći korak.Kabliranje se amortizira tijekom 10+ godina; primopredajnici se okreću mnogo brže. Postrojenje dizajnirano samo za 400G neće graciozno prihvatiti 800G ili 1,6T.
Za operatere koji planiraju koordiniranu-izgradnju, našrješenja za povezivanje podatkovnih centarapregled opisuje kako se slojevi debla, zakrpa i modula obično specificiraju zajedno, a naškabliranje podatkovnog centra od optičkih vlakanaStranica pokriva specifične obitelji proizvoda koje se koriste u razvoju Hyperscale i AI klastera.
Što to znači za industriju
Ako domaća fotonska opskrba silicijem nastavi rasti na 400G i napreduje prema 800G, razumno je očekivati tri nizvodna učinka:
- Pritisak na cijene optičkih modula smanjuje se na strani čipa, oslobađajući proračun za-kvalitetnije kablove i konektore - što je upravo mjesto gdje-brze veze najčešće zakažu na terenu.
- Prijelaz 800G i 1.6T komprimira se jer se veći dio opskrbnog lanca masovno-proizvodi paralelno, a ne serijski.
- Operateri klastera umjetne inteligencije, koji su najagresivniji potrošači nove optike, dobivaju drugi izvor za kritične komponente, što poboljšava njihov horizont planiranja za izradu-tkanina.
Nijedan od tih ishoda ne mijenja fiziku samog vlakna. Ono što mijenjaju je tempo kojim kupci moraju biti spremni s kablovima koji odgovaraju optici.
FAQ
P: Hoće li 400G Silicon Photonic moje postojeće OS2 kablove učiniti zastarjelim?
O: Ne. 400GBASE-DR4, FR4 i LR4 rade na standardnom G.652-class single{10}}mode vlaknu. Postojeće OS2 postrojenje ostaje upotrebljivo, iako proračuni veza i kvaliteta konektora postaju kritičniji. Starije postrojenje s konektorima s velikim gubicima ili prekomjernim brojem spojeva možda će trebati sanaciju, a ne zamjenu.
P: Trebam li nadograditi svoje multimodno postrojenje s OM3 na OM4 ili OM5?
O: Za nove verzije, OM4 je praktična osnova za kratki-domet od 400G u odnosu na više modova. OM5 (širokopojasni višemodni) vrijedi razmotriti tamo gdje su SWDM-temeljena sučelja u opsegu ili gdje želite prostor za buduće opcije kratkog-dometa. OM3 općenito nije pravi izbor za greenfield 400G tkaninu.
P: Koja je razlika između MPO-12 i MPO-16?
O: MPO-12 je dominirao paralelnom optikom od 40G QSFP+ do 400G-DR4. MPO-16 (i MPO-2×16) predstavljen je za podršku sučelja s 8 staza kao što su 400GBASE-SR8 i 800GBASE-SR8 u jednom konektoru. Nove građevine AI klastera sve više pozivaju na MPO-16 uz MPO-12.
P: Znači li jeftinija fotonska opskrba silicijem jeftiniji optički kabel?
O: Neizravno. Smanjenje troškova modula oslobađa projektni proračun, koji se često ponovno ulaže u više-vlakna i konektore s niskim-gubicima umjesto da se proslijedi ravno u popis materijala. Priča o ukupnom trošku vlasništva za kabliranje općenito se poboljšava na razini konektora i sklopa, a ne na samom sirovom vlaknu.
P: Koje testiranje trebam provesti prije nego što uključim 400G vezu?
O: Gubitak umetanja od-do-kraja, povratni gubitak za pojedinačni-način rada, OTDR tragovi za kvalitetu spoja i konektora i pregled krajnje-čela na svakom MPO i LC. Za duže raspone jednog-moda, kromatska disperzija i PMD mjerenje također mogu biti relevantni ovisno o vrsti primopredajnika.
Sažetak
400G silicijska fotonika nije prolazni naslov - to je temeljni motor koji gura 800G i 1,6T u glavne podatkovne centre i implementacije AI klastera. Diverzificiraniji silicijski fotonski lanac opskrbe, uključujući stalni napredak kineskih dobavljača, ubrzava tu tranziciju umjesto da je suštinski preusmjerava.
Za kupce optičkih kabela, praktičan zaključak je jasan: žica vlakana nije se promijenila, ali tolerancija za neuredno kabliranje jest. Manji proračuni za gubitke, više paralelne optike i brži ritam nadogradnje brzine guraju specifikaciju kabliranja prema komponentama s niskim-gubicima, pažljivom planiranju MPO polariteta i discipliniranom testiranju veze. Operateri koji sada ugrade tu disciplinu u svoje pogone apsorbirat će sljedeće dvije generacije optike s mnogo manje prerade od onih koji optimiziraju samo za današnji primopredajnik.