знание

Силициевите фотонни чипове се преместиха от изследователските лаборатории в основния поток на високо-скоростните оптични приемо-предаватели. Тъй като 400G модулите стават стандарт в хипермащабните центрове за данни и 800G и 1.6T внедряването се ускорява за AI клъстери, основната чип технология вече не е само проблем нагоре по веригата - тя директно оформя как трябва да бъдат проектирани оптични кабели, MPO/MTP модули и бюджети за връзки.

Скорошният напредък на местните китайски доставчици на чипове в 200G, 400G и 800G силициеви фотонни устройства добави още един фактор, който купувачите на кабели и мрежовите архитекти трябва да проследят. Като производител на оптични кабели, работещ с оператори, хиперскалери и интегратори, ние гледаме на тази тенденция не като история на чипове, а като въпрос накакво означава това за окабеляването, което стои под всяка високо{0}}скоростна връзка.
 

Какво представлява 400G силиконов фотонен чип?

Силициев фотонен чип интегрира оптични компоненти - модулатори, вълноводи, детектори и (в разнородни дизайни) лазерни източници - върху силициев субстрат, използвайки CMOS-съвместими процеси. В сравнение с традиционната дискретна оптика, изградена около индиев фосфид (InP) или галиев арсенид (GaAs), силициевата фотоника цели по-тясна интеграция, по-ниска мощност на бит и по-добро мащабиране на съществуващи полупроводникови линии.

400G силициев фотонен чип обикновено поддържа 4×100G или 1×400G на дължина на вълната, съчетан с PAM4 модулация и DSP, и е оптичният двигател в QSFP-DD, OSFP и нововъзникващите 800G/1.6T форм фактори.

Защо силиконовата фотоника е важна за високо{0}}скоростните оптични мрежи

Преходът към силициева фотоника се движи от три натиска, които всеки оператор на център за данни ще разпознае: мощност, плътност и цена на бит.

• Енергийна ефективност.Клъстерите за обучение с изкуствен интелект концентрират огромна честотна лента в един ред стелажи и всеки ват, изразходван за оптика, е ват, недостъпен за изчисление. Силициевата фотоника се превърна във водещ подход за поддържане на мощността на гигабит по низходяща траектория при 400G и повече.
• Плътност на интеграция.Поставянето на повече ленти в същия отпечатък на модула е това, което позволява на трансивърите 800G и 1.6T да достигнат до предния панел.
• Мащаб на производство.Изграждането на фотонни устройства на стандартни линии за вафли е това, което позволява обемът да расте заедно с търсенето от AI и изграждането-в облак.

За по-задълбочен поглед върху това как скоростите на трансивъра се съпоставят с дизайна на мрежата, нашата бележка за800G оптични модулипреминава през типичните опции на интерфейса и къде попада всяка от тях в реално внедряване.

Стремежът към вътрешни 400G силициеви фотонни чипове

През по-голямата част от последното десетилетие силициевите фотонни чипове от висок клас за 400G и повече бяха доминирани от американски и японски доставчици. Тази картина се променя. Китайските доставчици -, включително Accelink Technologies и HG Genuine (Huagong Zhengyuan) -, публично заявиха, че техните 200G, 400G и 800G силициеви фотонни устройства са достигнали производствени етапи и се проектират в техни собствени оптични двигатели и модули.

Конкретни твърдения относно добивите, ценообразуването, клиентските поръчки и часовете за тестване през даден месец трябва да се третират предпазливо, докато не бъдат подкрепени от фирмени документи, одитирани доклади или основно покритие на индустрията. Това, което е публично видимо и което има значение за кабелния слой, е по-широката посока: по-разнообразно захранване със силициеви фотони, повече 400G и 800G оптични двигатели, идващи на пазара, и по-бързо навлизане в управлявани от AI-и облачни-разгръщания.

Тази посока има последици далеч отвъд самия чип.

Променя ли 400G Silicon Photonics изискванията за оптичен кабел?

Самата нишка от влакна - едно-модно или многомодово стъкло - не е необходимо да се преоткрива за 400G. Семейството на IEEE 802.3Ethernet стандартидефинира 400GBASE-DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8 и свързани интерфейси през същите типове влакна, които вече са внедрени в повечето центрове за данни и градски мрежи.

Това, което се променя, е колко непримирима става връзката. По-високите символни скорости и PAM4 модулацията намаляват бюджета за загубите, повишават чувствителността към шума на разделянето на режима и хроматичната дисперсия и поставят по-голяма тежест върху качеството на конектора, отколкото някога са правили 10G или 25G. На практика това означава три неща за кабелния слой:

1. Загубата на вмъкване е по-важна.Малък допълнителен dB при всеки пач панел, снаждане и MPO интерфейс, който е поносим при 10G, може да прекъсне 400G връзка.
2. Обхватът е по-къс, отколкото предлага спецификацията.Истинските 400G/800G връзки рядко работят при абсолютния максимален обхват, тъй като бюджетът се изразходва за-броя конектори в реалния свят и загуби от огъване.
3. Паралелната оптика доминира в центъра за данни.Интерфейсите DR4/SR4/SR8 разчитат на 8-влакнести или 16-влакнести MPO канали, а не на дуплексни LC двойки.

   

Въздействие върху окабеляването на центъра за данни, MPO/MTP и влакна с ниска-загуба

Единичен{0}}режим срещу многомодов при 400G

За центровете за данни достигат под около 100 m, многомодовите влакна OM4 и OM5, съчетани с трансивъри от клас SR-, остават привлекателни на база цена. За 500 m обсег и повече и за почти всички AI клъстерни тъкани и DCI връзки доминира единичен-режим. Много оператори вече стандартизират G.652.D с ниски-загуби за-изграждане и обмислят G.654.E за сегменти с по-дълъг обхват.

Две препратки към продукта, които се появяват често в дискусиите за дизайн на 400G/800G, са нашиниски-загуби G.652.D едномодово-влакнои нашитеG.654.E влакно с ултра-ниска-загубаза-приложения за дълги разстояния и DCI. За многомодови връзки с къс обхват,OM4 влакноостава работният кон, като OM5 е привлекателен, когато SWDM е в обхвата.

MPO/MTP и паралелна оптика

Тъй като повечето 400G и 800G интерфейси с малък{2}}обхват са паралелни, MPO-12 и MPO-16 канали се превърнаха в инфраструктура по подразбиране за тъкани на центрове за данни. Управление на поляритета (Тип A, B или C), закрепени срещу незакрепени краища, APC конектори с ниски -загуби за единичен режим и чистотата на крайните повърхности вече определят дали 400G връзка излиза чисто или се разбива при FEC грешки.

Нашият преглед наMPO/MTP продуктиобхваща багажниците, коланите и модулите за преобразуване, които обикновено се използват в този слой, и нашата бележка относноРазлики между MPO и MTPе полезен пример за купувачи, сравняващи таблици с данни на доставчици.

Аритметика на бюджета на загубите

За 400G-DR4 и подобни интерфейси бюджетът за оперативна връзка след FEC е достатъчно малък, че две допълнителни двойки MPO конектори с посредствено качество могат да поемат целия марж. Указването на конектори с ниски -загуби във всяка точка на прекъсване - и проверката със загуба на вмъкване и OTDR тестване - вече не е задължително. Нашето практическо ръководство затестване на оптичен кабелразглежда какво трябва да проверите, преди да включите-високоскоростна връзка.
 

Какво трябва да имат предвид купувачите на кабели за 400G и 800G мрежи

От гледна точка на производителя, операторите и интеграторите, които получават най-чистите 400G/800G обороти-, са склонни да споделят общ контролен списък:

• Заключете бюджета на загубата рано.Решете кой интерфейс (DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8) е в обхвата за всяка връзка, след което обратно-изчислете колко двойки конектори и каква дължина на влакното може да поеме окабеляването.
• Стандартизирайте с един или два вида влакна.Смесването на G.652.D, G.652.D с ниски -загуби и G.654.E без ясно правило създава-несъответствия в точките на снаждане и объркване в полето.
• Отнасяйте се към полярността на MPO като към дизайнерско решение, а не към корекция на полето.Изберете тип A, B или C отпред и го документирайте на всеки чертеж.
• Качество на края на съединителя за търсене-.APC за единичен-режим вече е по подразбиране; UPC е приемливо само когато бюджетите за отразяване го позволяват.
• Планирайте следващата стъпка.Окабеляването се амортизира за 10+ години; трансивърите се обръщат много по-бързо. Инсталация, проектирана само за 400G, няма да приеме елегантно 800G или 1,6T.

За оператори, които планират координирано изграждане-нашитерешения за свързване на центрове за даннипрегледът описва как слоевете trunk, patch и module обикновено се определят заедно и нашитеоптично окабеляване на центъра за даннистраницата обхваща специфичните семейства продукти, използвани при внедряване на хипермащаб и AI клъстери.

Какво означава това за индустрията

Ако вътрешното фотонно снабдяване със силиций продължи да нараства при 400G и напредне към 800G, разумно е да се очакват три ефекта надолу по веригата:

• Ценовият натиск върху оптичните модули намалява от страна на чиповете, освобождавайки бюджет за по--кабели и конектори с по-високо качество -, което е точно мястото, където високо-скоростните връзки най-често се провалят на полето.
• Преходът 800G и 1.6T се компресира, защото по-голямата част от веригата за доставки е масово-произвеждане паралелно, а не серийно.
• Операторите на AI клъстери, които са най-агресивните потребители на нова оптика, получават втори източник за критични компоненти, което подобрява хоризонта им на планиране за изграждане-на платове.

Нито един от тези резултати не променя физиката на самото влакно. Това, което те променят, е скоростта, с която купувачите трябва да са готови с окабеляване, което съответства на оптиката.

Резюме

400G силициевата фотоника не е мимолетно заглавие - това е основният двигател, който тласка 800G и 1.6T в основните центрове за данни и внедряване на AI клъстери. Една по-диверсифицирана силициева фотонна верига за доставки, включително непрекъснат напредък от китайски доставчици, ускорява този преход, вместо да го пренасочва основно.

За купувачите на оптичен кабел практическият извод е ясен: нишката на влакното не се е променила, но толерансът за небрежно окабеляване е. По-строгите бюджети за загуби, повече паралелна оптика и по-бързият ритъм на надграждане на скоростта тласкат спецификацията на окабеляването към компоненти с ниски -загуби, внимателно планиране на полярността на MPO и дисциплинирано тестване на връзката. Операторите, които вграждат тази дисциплина в своите заводи сега, ще усвоят следващите две поколения оптика с много по-малко преработки от тези, които оптимизират само за днешния трансивър.