실리콘 포토닉스는 오랫동안 약속된-기술에서 400G 및 800G 플러그형 모듈 내부의 주류 옵션으로 이동했습니다. 흥미로운 질문은 더 이상 그것이 작동하는지 여부가 아닙니다. 모듈의 어떤 부분이 실제로 더 저렴해지고, 어떤 메커니즘을 사용하고, 어떤 조건에서 절약 효과가 사라지는지는 중요합니다.
이 기사에서는 먼저 해당 질문에 답한 다음 광학 장치와 함께 구매해야 하는 패시브 광섬유 플랜트의 변화가 무엇을 의미하는지 다룹니다.
- 실리콘 포토닉스는광학개별적으로 조립된 개별 부품을 리소그래피 방식으로 정의된 단일 광자 집적 회로(PIC)로 교체하여 모듈 비용의 일부를 절감합니다.
- 그렇습니다~ 아니다레이저, DSP, 드라이버, TIA 또는 광학 포장을 제거합니다. 800G에서는 일반적으로 포토닉스가 아닌 - - 항목이 BOM의 대부분을 차지합니다.
- 저장 용량은 볼륨과 레인 수에 따라 달라집니다. DR4 및 DR8과 같은 단거리-도달 병렬 단일{2}}모드 인터페이스에서 가장 크며, 저-볼륨, 장거리-도달 또는 파장-다중화 제품에서 가장 작습니다.
- 800G가 더 저렴해요전송된 비트당400G보다 높은 이유는 주로 DSP, 패키지, 커넥터 및 케이블링 채널이 두 배의 레인에서 공유되기 때문입니다- 광학 장치 자체의 가격이 절반으로 떨어지기 때문은 아닙니다.
- 더 저렴한 모듈은 이를 수용하기 위해 광섬유 플랜트를 재구축할 필요가 없는 경우에만 더 저렴한 네트워크를 생성합니다.
실제로 실리콘 포토닉스란 무엇인가?
Silicon Photonics는 도파관, 분할, 변조, 파장 다중화 및 감지와 같은 광학 기능을 수행하기 위해 절연체 웨이퍼의 실리콘-위에 구축된 광자 집적 회로를 사용합니다. 구조는 CMOS-호환 200mm 또는 300mm 라인의 리소그래피로 정의되므로 부품별로 조립하는 대신 수백 개의 동일한 광학 회로가 한 번에 생산됩니다.
모든 비용 논의에는 두 가지 제한이 중요합니다.
- 실리콘은 레이즈되지 않습니다.빛은 여전히 외부 결합, 플립-칩 부착 또는 이종 결합된 III-V 광원 - 인듐 인화물 또는 양자- 도트 레이저 -에서 나옵니다. 모듈에서 가장 비싼 재료는 실리콘 공정 외부에 남아 있습니다.
- PIC는 모듈이 아닙니다.완성된 트랜시버에는 여전히 DSP 또는 리타이머, 변조기 드라이버, 트랜스임피던스 증폭기, 열 관리, 광섬유 커플링 구조, 밀폐형 또는 반{1}}밀폐형 패키지가 포함되어 있습니다.
따라서 실리콘 포토닉스는 전체 트랜시버를 대체하는 것이 아니라 일련의 조립 단계를 제거하는 통합 광학 플랫폼으로 가장 잘 이해됩니다.
400G 또는 800G 모듈에 돈이 들어가는 곳
| 비용 블록 | 다루는 내용 | 실리콘 포토닉스의 효과 |
|---|---|---|
| 광자 회로 | 도파관, 변조기, 멀티플렉서, 게르마늄 광검출기 | 큰 감소. 웨이퍼-규모 복제, 부품 수가 급격히 감소 |
| 레이저 소스 | III-V 레이저 다이, 아이솔레이터, 파장 제어 | 거의 없습니다. 여전히 자체 수율 및 공급 제약이 있는 III{1}}V 구성요소입니다. |
| DSP 또는 리타이머 | PAM4 신호 처리, FEC, 균등화 | 직접적인 것은 없습니다. 800G에서 가장 큰 단일 광고 항목인 경우가 많습니다. |
| 전기 IC | 드라이버, TIA, 제어 | 간접. PIC와의 공동 설계로-기생 현상과 부품 수를 줄일 수 있습니다. |
| 포장 및 섬유 결합 | 정렬, 부착, 섬유 배열, 기밀성, 열 경로 | 혼합. 전체적으로 정렬 수가 적지만 서브마이크론 실리콘 도파관으로의 결합이 까다롭습니다. |
| 테스트 및 자격 | 웨이퍼 테스트, 모듈 테스트, 번인-, 상호 운용성 | 상당한 감소. 광학 테스트는 웨이퍼 레벨로 이동할 수 있으므로 불량 다이는 패키징 전에 폐기됩니다. |
비트당 비용을 낮추는 5가지 메커니즘
- 부품-수 감소.한때 별도로 정렬된 구성 요소가 필요했던 기능은 하나의 리소그래피 레이아웃이 됩니다. 제거된 모든 활성 정렬은 노동력, 장비 시간 및 수율 손실 기회를 제거합니다.
- 웨이퍼{0}}규모 상환.마스크 및 프로세스 개발은 전체 웨이퍼 실행에 걸쳐 고정 비용이 분산되므로 개별 조립과 달리 단위 비용은 누적 볼륨에 따라 감소합니다.
- 이전 테스트.웨이퍼의 -양호한- 다이 스크리닝을 통해 값비싼 패키징과 레이저 부착이 실패할 부품에 낭비되는 것을 방지할 수 있습니다.
- 차선 스케일링.4개 레인에서 8개 레인으로 이동하면 동일한 다이에 도파관과 변조기가 추가됩니다. 별도로 취급되는 광학 어셈블리의 수는 두 배로 늘어나지 않습니다.
- 공급망 축소.화합물-반도체 함량은 변조기, 검출기 및 멀티플렉서에 분산되지 않고 레이저에 집중됩니다.
800G가 400G보다 비트당 비용이 더 저렴한 이유
800G 포트의{0}}비트별 개선은 대부분 공유에서 비롯되며 공유는 모듈을 넘어 확장됩니다.
- DSP 1개, 패키지 1개, 케이지 1개, 방열판 1개 및 관리 인터페이스 1개가 이제 400Gb/s 대신 800Gb/s를 제공합니다.
- 스위치 포트 1개, 전면-패널 슬롯 1개, 전원 예산 1개가 트래픽의 두 배를 제공합니다. 비트당 스위치 및 전력 인프라가 더 큰 절감 효과를 주는 경우가 많습니다.
- 하나의 케이블링 채널은 두 배의 용량을 전달합니다. 16-파이버 트렁크를 통한 800G{2}}DR8 링크는 하나의 종료 이벤트, 하나의 테스트 기록 및 하나의 패치 위치를 사용하여 8개 파이버를 통해 400G-DR4 링크 트래픽의 두 배를 이동합니다.
브레이크아웃은 산술을 다시 변경합니다. 단일 800G-DR8 포트가 2개의 400G-DR4 링크로 분할되어 스위치의 400G 포트 2개를 대체합니다. 이는 일반적으로 최신 스파인에서 400G 엔드포인트를 제공하는 가장 저렴한 방법입니다. 이는 모듈 경제성, 스위치 기수 및 케이블링 설계가 별도의 예산이 아닌 곳입니다. - 가이드에서 추가로 개발하는 지점입니다.실리콘 포토닉 모듈 및 400G 파이버 케이블링.
공개된 숫자에 대한 두 가지 주의 사항. 첫째, 트랜시버 시중 가격은 빠르게 움직이고 수량, 지역 및 자격 상태에 따라 다르므로 기사에 인용된 수치는 읽기 전에는 오래된 것입니다. 둘째, "비트당 비용"은 도달 등급, 레인 수 및 폼 팩터가 일정하게 유지되는 경우에만 비교할 수 있습니다. 헤드라인 평균이 아닌 귀하의 볼륨에서 특정 부품 번호에 대한 견적을 비교하십시오.
실리콘 포토닉스가 더 저렴한 선택이 아닌 경우
통합은 볼륨-및-레인-수 인수입니다. 이러한 조건이 없으면 이전 접근 방식이 승리하는 경우가 많습니다.
- 랙 내부의 링크가 매우 짧습니다.패시브 또는 액티브 구리 케이블과 AOC는 몇 미터 동안 더 저렴하고 낮은{0}}전력을 유지합니다. 우리의 비교AI 데이터센터의 구리와 광섬유크로스오버가 있는 곳을 커버합니다.
- 도달 거리가 길고-차선당 성능이 높습니다.EML 및{0}}박막 리튬 니오베이트 변조기는 실리콘의 변조 효율성과 삽입 손실이 더 큰 제약이 되는 일부 LR, ER 및 코히어런트 애플리케이션의 대역폭과 출력 전력에서 여전히 이점을 유지합니다.
- 소량-볼륨 또는 틈새 제품.특정 배송량 미만에서는 고정 마스크 및 검증 비용이 상각되지 않으며 개별 빌드가 더 저렴합니다.
- 열적으로 제한된 배포.일부 실리콘 변조기에는 능동형 열 제어가 필요합니다. 전력과 냉각이 구속력이 있는 경우 모듈 가격이 낮아지면 잘못된 최적화가 될 수 있습니다.
- 섬유공장을 바꿔야 할 때.병렬 단일{0}}모드 인터페이스로 전환하면 새 트렁크, 새 패널 및 유지 관리 기간이 필요하므로 첫 해에 케이블을 다시 연결하면 모듈 절약량이 초과될 수 있습니다.
모듈 가격이 아닌 총 소유 비용
구매 주문 외 4개 항목은 일반적으로 모듈 할인보다 더 많은 금액을 이동합니다.
- 비트당 전력.모듈 전력은 반복적인 운영 비용에 냉각을 곱한 값입니다. 업계 로드맵에서는 이제 리타이머 DSP -를 줄이거나 제거하는 LPO(선형 플러그형 광학 장치) 및 LRO(선형 수신 광학 장치) -를 모듈 전력 절감의 중요한 다음 단계로 취급합니다. 그만큼이더넷 얼라이언스 이더넷 로드맵800G 및 1.6T에 적합한 트랙입니다. 폼{3}}전력 엔벨로프는 다음에서 정의됩니다.OSFP MSA 사양.
- 포트 밀도.더 높은-기수 스위칭은 동일한 패브릭에 필요한 스위치, 광학 장치 및 케이블의 수를 줄여줍니다. 이 화합물은; 모듈 가격은 그렇지 않습니다.
- 재작업 및 가동 중지 시간.극성 오류 또는 가동 중에 발견된 오염된 페룰은{0}}가장 비용이 많이 드는 정확한 순간에 엔지니어링 시간을 소모합니다.
- 업그레이드 중단.한 번 설치한 광케이블은 3개의 모듈 세대에 걸쳐 재사용되며 광케이블을 3번 설치하는 것보다 훨씬 저렴합니다.
이것이 섬유 공장에 미치는 영향
더 저렴한 모듈은 작동 링크를 생성하지 않습니다. 트랜시버는 광섬유 유형, 커넥터 인터페이스, 극성 및 손실 예산에 맞춰야 합니다.
단일-모드가 기본값이 됩니다
대부분의 단거리-400G 및 800G 실리콘 포토닉 인터페이스는 병렬 단일-모드입니다. G.652.D 광섬유, OS2로 케이블 연결 및 지정ITU-T 권장사항 G.652, 데이터 홀이나 캠퍼스에서 발견된 거리에 걸쳐 DR, FR 및 LR 인터페이스를 지원하며 설치를 하나의 다중 모드 세대에 묶지 않습니다. 섬유 자체에 대한 배경 정보는 다음의 개요를 참조하세요.단일-모드 광섬유 특성.
커넥터는 회선 속도가 아닌 인터페이스와 일치해야 합니다.
| 인터페이스 | 차선 | 일반적인 모듈 커넥터 | 사용중인 섬유 |
|---|---|---|---|
| 400G-DR4 | 4 × 100G | MPO-12 | 8 |
| 400G-FR4 / LR4 | 4개 파장, 1개 광섬유 쌍 | 이중 LC | 2 |
| 800G-DR8 | 8 × 100G | MPO-16 | 16 |
| 800G-2×DR4 | 2 × 4 × 100G | MPO-12 2개 | 16 |
| 800G-2×FR4 | 2×4 파장 | 2개의 이중 LC | 4 |
따라서 800G로 표시된 두 모듈에는 완전히 다른 케이블 어셈블리가 필요할 수 있습니다. 인터페이스 정의는 IEEE 802.3 작업에서 나왔습니다.P802.3df레인당 100G에서 400G 및 800G의 경우P802.3dj레인당 200G, 1.6T. 폼 팩터는 별도의 축입니다. -QSFP-DD DR4 모듈그리고 계속800G OSFP, 그리고800G에 사용되는 16섬유 MPO.
실제 사례
두 개의 패치 패널을 통해 실행되는 400G-DR4 리프---척추 링크(120m)를 고려해보세요.
- 채널: 모듈 → 장비 코드 → 패널 → OS2 12-광섬유 MPO 트렁크 → 패널 → 장비 코드 → 모듈. 이는 4개의 짝을 이루는 MPO 쌍입니다.
- 섬유 감쇠: 1310nm에서 대략 0.35dB/km에서 120m는 약 0.04dB를 제공합니다. 이 길이에서는 무시할 수 있습니다.
- 커넥터 손실: 일반적으로 0.35dB에서 4개의 결합 쌍은 1.4dB를 제공합니다. 0.5dB 최악의 경우-등급에서는 2.0dB입니다.
- 4dB 영역의 DR-클래스 채널 허용에 대해 설계에는 마진 -이 있지만 최악의 경우 손실이 발생하는 5번째 패치 지점-이 마진의 대부분을 소비하게 됩니다.
예제에서 설명하는 일반 규칙은 400G 및 800G에서 결합된 쌍의 수가 길이보다 중요하다는 것입니다. 일반 수치가 아닌 특정 모듈 데이터시트 및 IEEE 조항에 대한 허용치를 확인하고 채널에 3개 이상의 결합 쌍이 있는 낮은-손실 어셈블리를 지정합니다.
극성과 청결도
극성은 전체 채널 - 트렁크, 카세트, 하니스, 브레이크아웃 및 장비 코드 -에 걸쳐 계획되어야 합니다. 왜냐하면 개별적으로 올바른 구성 요소로 조립된 채널은 여전히 끝에서 끝까지 잘못될 수 있기 때문입니다. 트렁크가 도착한 후가 아니라 주문하기 전에 극성 방법을 문서화하십시오.
오염은 레인 수에 따라 크게 확장되는 또 다른 실패 모드입니다. MPO 페룰은 한쪽 끝면에 12개 또는 16개의 파이버를 집중시키고 단일 입자가 레인을 차지할 수 있기 때문입니다. 결합 전에 검사하고, 검사에 실패하면 청소하고, 재검사하고, 문제 해결 단계가 아닌 설치 단계로 순서를 처리하십시오. 우리의MPO 검사 및 청소 가이드실제 절차와 IEC 61300-3-35 승인 기준을 다룹니다.
FAQ
Q: 실리콘 포토닉 모듈은 EML- 기반 모듈보다 항상 저렴합니까?
A: 아니요. 일반적으로 DR4 및 DR8과 같이 대용량-용량, 단거리{2}}거리, 다중-레인-제품의 경우 가격이 더 저렴합니다. 도달 범위가 길고 용량이 적거나 높은-레인당 광학 성능이 필요한 애플리케이션의 경우 EML 및 기타 아키텍처가 여전히 더 경제적일 수 있습니다.
Q: 800G 모듈에서 가장 비싼 부분은 무엇입니까?
A: 일반적으로 DSP가 그 뒤를 잇고 레이저와 광학 패키징이 그 뒤를 따릅니다. 실리콘 포토닉스는 광회로와 조립 비용의 일부를 해결하기 때문에 모듈 가격이 떨어지더라도 붕괴되지는 않습니다.
Q: Silicon Photonics는 전력 소비를 줄입니까?
답: 간접적으로요. 통합으로 인해 전기 경로가 단축되고 기생이 감소하지만 리타이머 DSP가 800G에서 모듈 전력을 지배합니다. 현재 로드맵에서 더 큰 전력 절감은 DSP를 줄이거나 제거하는 선형 플러그형 및 선형 수신 광학 장치에서 비롯됩니다.
Q: 실리콘 포토닉 모듈에는 특수 광섬유가 필요합니까?
A: 특별한 광섬유 유형은 없지만 대부분의 단거리-설계는 병렬 단일-모드이므로 다중 모드가 아닌 OS2가 필요하고 인터페이스에 적합한 광섬유 수와 커넥터가 필요합니다.
Q: 기존 400G MPO-12 트렁크를 800G에 재사용할 수 있습니까?
답: 가끔요. 2개의 MPO-12 인터페이스를 사용하는 800G-2×DR4 모듈은 이를 재사용할 수 있습니다. 단일 MPO-16을 사용하는 800G-DR8 모듈은 레인 매핑과 파이버 수가 다르기 때문에 불가능합니다.
Q: 800G는 400G 가격의 두 배입니까?
A: 일반적으로 그렇지 않습니다. DSP, 패키지, 스위치 포트 및 케이블링 채널이 두 배의 용량으로 공유되기 때문에 모듈 단가가 올라가더라도 비트당 비용은 낮아집니다.
질문: 공급업체 비용 청구를 공정하게 비교하려면 어떻게 해야 합니까?
A: 도달 등급, 레인 수, 폼 팩터를 수정한 다음-모듈, 스위치 포트, 전원 및 케이블을 포함하여 포트별로 비교합니다. 800G-DR8을 400G-FR4와 비교하면 거의 알 수 없습니다.
결론
Silicon Photonics는 실제로 400G 및 800G 광학 장치의 비용 구조를 변화시키고 있지만 레이저, DSP 및 패키징은 대부분 그대로 유지하면서 자재 명세서의 한 부분- 광자 회로 및 주변 조립 단계-를 압축함으로써 그렇게 합니다. 복합적인 절감 효과는 시스템 수준에서 나타납니다. 포트 수, 케이블 수, 비트당 전력 감소, 다음 업그레이드에도 살아남는 광섬유 플랜트 등이 있습니다.
마지막 항목은 구매자가 가장 직접적으로 제어하는 항목입니다. 이 모듈은 3-년 결정입니다. 트렁크는 10-년 된 것입니다.
수동적인 측면을 올바르게 이해하기
채널에 브레이크아웃, 혼합 커넥터 형식, 빠듯한 손실 예산 또는 카탈로그 어셈블리가 레인 맵과 일치하지 않는 단계적 마이그레이션 - 사례가 포함되는 경우 사용자 정의 케이블링을 지정할 가치가 있습니다. 그것이 귀하의 프로젝트를 설명하는 경우 트랜시버 모델, 인터페이스, 링크 거리 및 브레이크아웃 요구 사항을 보내십시오. 그러면 우리는 데이터시트에서 다음 작업을 수행할 수 있습니다.맞춤형 광섬유 케이블 어셈블리일치하는 극성 및 삽입-손실 테스트 기록을 사용합니다.