Els xips fotònics de silici s'han traslladat dels laboratoris d'investigació al corrent principal dels transceptors òptics{0}}d'alta velocitat. A mesura que els mòduls 400G esdevenen estàndard als centres de dades d'hiperescala i els desplegaments de 800G i 1.6T s'acceleren per als clústers d'IA, la tecnologia de xips subjacent ja no és només una preocupació amunt - sinó que determina directament com s'han de dissenyar els cables de fibra òptica, els conjunts MPO/MTP i els pressupostos d'enllaços.
Els avenços recents dels proveïdors nacionals de xips xinesos en dispositius fotònics de silici de 200G, 400G i 800G han afegit un altre factor perquè els compradors de cables i els arquitectes de xarxa puguin fer un seguiment. Com a fabricant de cables de fibra òptica que treballa amb operadors, hiperescaladors i integradors, considerem aquesta tendència no com una història de xips, sinó com una qüestió dequè significa per al cablejat que hi ha a sota de cada enllaç-d'alta velocitat.
Què és un xip fotònic de silici 400G?
Un xip fotònic de silici integra components òptics - moduladors, guies d'ona, detectors i (en dissenys heterogenis) fonts làser - en un substrat de silici mitjançant processos compatibles amb CMOS-. En comparació amb l'òptica discreta tradicional construïda al voltant del fosfur d'indi (InP) o l'arsenur de gal·li (GaAs), la fotònica de silici té com a objectiu una integració més estreta, una potència menor per bit i una millor escala a les línies de semiconductors existents.
Un xip fotònic de silici de 400G normalment admet 4×100G o 1×400G per longitud d'ona, combinat amb modulació PAM4 i DSP, i és el motor òptic dins de QSFP-DD, OSFP i factors de forma emergents 800G/1.6T.
Per què és important la fotònica de silici per a xarxes òptiques d'{0}}alta velocitat
El canvi cap a la fotònica de silici està impulsat per tres pressions que reconeixerà qualsevol operador de centre de dades: potència, densitat i cost per bit.
- Eficiència energètica.Els grups d'entrenament d'IA concentren una amplada de banda enorme en una única fila de bastidors i cada watt gastat en òptica és un watt no disponible per a la computació. La fotònica de silici s'ha convertit en un enfocament líder per mantenir la potència per gigabit en una trajectòria descendent a 400G i més.
- Densitat d'integració.Encaixar més carrils a la mateixa empremta del mòdul és el que permet que els transceptors 800G i 1.6T arribin al panell frontal.
- Escala de fabricació.La construcció de dispositius fotònics en línies d'hòsties estàndard és el que permet que el volum creixi al costat de la demanda d'intel·ligència artificial i de la creació{0}}del núvol.
Per a una visió més profunda de com s'assignen les velocitats del transceptor al disseny de la xarxa, la nostra notaMòduls òptics 800Gpasseja per les opcions d'interfície típiques i on cadascun aterra en un desplegament real.
L'empenta dels xips fotònics de silici domèstics de 400 G
Durant la major part de l'última dècada, els-xips fotònics de silici d'alta gamma per a 400 G i superiors van ser dominats pels proveïdors nord-americans i japonesos. Aquesta imatge ha anat canviant. Els proveïdors xinesos - inclosos Accelink Technologies i HG Genuine (Huagong Zhengyuan) - han declarat públicament que els seus dispositius fotònics de silici de 200G, 400G i 800G han arribat a les etapes de producció i s'estan dissenyant amb els seus propis motors i mòduls òptics.
Les reclamacions específiques sobre rendiments, preus, comandes dels clients i hores de prova d'un mes determinat s'han de tractar amb precaució fins que estiguin avalades per documents de l'empresa, informes auditats o cobertura important del sector. El que és visible públicament, i el que importa per a la capa de cablejat, és la direcció més àmplia: un subministrament fotònic de silici més diversificat, més motors òptics 400G i 800G que arriben al mercat i una rampa més ràpida cap als desplegaments basats en IA-i núvol-.
Aquesta direcció té implicacions molt més enllà del propi xip.
400G Silicon Photonics canvia els requisits del cable de fibra òptica?
El mateix fil de fibra - de vidre únic-mode o multimode - no s'ha de reinventar per a 400G. La família IEEE 802.3 deEstàndards Ethernetdefineix 400GBASE-DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8 i interfícies relacionades amb els mateixos tipus de fibra que ja s'han desplegat a la majoria de centres de dades i xarxes de metro.
El que canvia és com esdevé l'enllaç implacable. Les taxes de símbol més altes i la modulació PAM4 redueixen el pressupost de pèrdua, augmenten la sensibilitat al soroll de la partició del mode i la dispersió cromàtica i donen més pes a la qualitat del connector que 10G o 25G. A la pràctica, això significa tres coses per a la capa de cablejat:
- La pèrdua d'inserció és més important.Un petit dB addicional a cada panell de connexió, empalmament i interfície MPO que era tolerable a 10G pot trencar un enllaç de 400G.
- L'abast és més curt del que suggereix el full d'especificacions.Els enllaços reals de 400G/800G rarament funcionen a l'abast màxim absolut perquè el pressupost es gasta en el recompte de connectors del món real-i en les pèrdues de flexió.
- L'òptica paral·lela domina dins del centre de dades.Les interfícies DR4/SR4/SR8 es basen en troncs MPO de 8 o 16 fibres en lloc de parells LC dúplex.
Impacte en el cablejat del centre de dades, MPO/MTP i fibra amb baixa-pèrdua
Mode{0}únic o multimode a 400G
Per a abasts de centres de dades inferiors a uns 100 m, les fibres multimode OM4 i OM5 combinades amb transceptors de classe SR- segueixen sent atractives en termes de cost. Per a trams de 500 m i més, i per a gairebé tots els enllaços DCI i el teixit de clúster d'IA, domina el mode-únic. Molts operadors ara estan estandarditzant G.652.D de baixa-pèrdua per a tirades d'-construccions i consideren G.654.E per a segments d'abast més llarg.
Dues referències de productes que apareixen amb freqüència a les discussions de disseny 400G/800G són les nostresfibra de mode únic G.652.D de -pèrdua baixai la nostraG.654.E fibra de pèrdua ultra-baixa-per a aplicacions de llarg-discurs i DCI. Per als enllaços d'abast curt multimode,Fibra OM4segueix sent el cavall de batalla, amb OM5 atractiu on SWDM està a l'abast.
MPO/MTP i òptica paral·lela
Com que la majoria de les interfícies d'abast curt-de 400G i 800G són paral·leles, els troncs MPO-12 i MPO{-16 s'han convertit en la infraestructura predeterminada per als teixits del centre de dades. La gestió de la polaritat (tipus A, B o C), els extrems fixats i els sense fixar, els connectors APC de baixa-pèrdua per a un mode únic i la neteja dels extrems ara determinen si un enllaç de 400G arriba de manera neta o es redueix en errors FEC.
La nostra visió general deProductes MPO/MTPcobreix els troncs, els arnesos i els mòduls de conversió que s'utilitzen normalment en aquesta capa, i la nostra nota sobreDiferències entre MPO i MTPés una guia útil per als compradors que comparen fulls de dades de proveïdors.
Aritmètica del pressupost de pèrdues
Per a interfícies 400G-DR4 i similars, el pressupost d'enllaç operatiu després de FEC és prou petit com perquè dos parells de connectors MPO addicionals de qualitat mediocre puguin consumir tot el marge. Especificar connectors de baixa-pèrdua a cada punt d'interrupció - i verificar amb pèrdua d'inserció i proves OTDR - ja no és opcional. La nostra guia pràcticaprova de cable de fibra òpticaexplica què s'ha de verificar abans d'activar un enllaç-d'alta velocitat.
Què haurien de tenir en compte els compradors de cables per a xarxes 400G i 800G
Des del punt de vista del fabricant, els operadors i integradors que reben els canvis més nets de 400G/800G-acostumen a compartir una llista de comprovació comuna:
- Tanqueu el pressupost de pèrdues abans d'hora.Decidiu quina interfície (DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8) té l'abast de cada enllaç i, a continuació,-calculeu quants parells de connectors i quina longitud de fibra pot absorbir el cablejat.
- Estandarditzar en un o dos graus de fibra.La barreja de G.652.D, G.652.D de baixa-pèrdua i G.654.E sense una regla clara crea desajustos-punts d'empalmament i confusió al camp.
- Tracteu la polaritat MPO com una decisió de disseny, no com una solució de camp.Trieu el tipus A, B o C al davant i documenteu-lo a cada dibuix.
- Exigeix la qualitat de la cara-extrem del connector.L'APC per al mode-únic ara és el predeterminat; La UPC només és acceptable quan els pressupostos de reflectància ho permetin.
- Planifiqueu el següent pas.El cablejat s'amortitza durant 10+ anys; els transceptors es tornen molt més ràpid. Una planta dissenyada només per a 400G no acceptarà amb gràcia 800G o 1.6T.
Per als operadors que planifiquen una{0}}construcció coordinada, el nostresolucions de connectivitat del centre de dadesLa visió general descriu com s'especifiquen conjuntament les capes del tronc, el pegat i el mòdul, i la nostracablejat del centre de dades de fibra òpticaLa pàgina cobreix les famílies de productes específiques que s'utilitzen en els desplegaments de clústers d'hiperescala i IA.
Què significa això per a la indústria
Si el subministrament fotònic de silici domèstic continua escalant a 400G i avança cap als 800G, és raonable esperar tres efectes aigües avall:
- La pressió dels preus dels mòduls òptics es redueix pel costat del xip, alliberant pressupost per a cablejats i connectors de -qualitat més alta -, que és exactament on els enllaços d'alta-velocitat fallen amb més freqüència al camp.
- La transició 800G i 1,6T es comprimeix, perquè una major part de la cadena de subministrament produeix-en massa en paral·lel en lloc de fer-ho en sèrie.
- Els operadors de clúster d'IA, que són els consumidors més agressius de noves òptiques, obtenen una segona font per a components crítics, que millora el seu horitzó de planificació per a les-construccions de teixit.
Cap d'aquests resultats canvia la física de la fibra en si. El que canvien és el ritme al qual els compradors han d'estar preparats amb un cablejat que coincideixi amb l'òptica.
Preguntes freqüents
P: 400G Silicon Photonics farà que el meu cablejat OS2 existent quedi obsolet?
R: No . 400GBASE-DR4, FR4 i LR4 funcionen amb fibra de mode únic-de classe G.652-estàndard. La planta OS2 existent segueix sent utilitzable, tot i que els pressupostos d'enllaç i la qualitat del connector esdevenen més crítics. És possible que la planta més antiga amb connectors d'alta pèrdua o un recompte d'empalmaments excessiu necessiti reparació en lloc de substitució.
P: He d'actualitzar la meva planta multimode d'OM3 a OM4 o OM5?
R: Per a les noves compilacions, OM4 és la línia de base pràctica per a un abast-de curta 400G en multimode. Val la pena tenir en compte l'OM5 (multimode de banda ampla) on es troben les interfícies basades en SWDM-o on voleu espai per a futures opcions-d'abast curt. Generalment, l'OM3 no és l'opció adequada per a la tela Greenfield 400G.
P: Quina diferència hi ha entre MPO-12 i MPO-16?
R: MPO-12 ha dominat l'òptica paral·lela des de 40G QSFP+ fins a 400G-DR4. MPO-16 (i MPO-2×16) es va introduir per admetre interfícies de 8 carrils com ara 400GBASE-SR8 i 800GBASE-SR8 en un únic connector. Les noves compilacions de clúster d'IA demanen cada cop més MPO-16 a més de MPO-12.
P: Un subministrament fotònic de silici més barat significa un cable de fibra òptica més barat?
A: Indirectament. Les reduccions de costos dels mòduls alliberen el pressupost del projecte, que sovint es reinverteix en connectors de-fibra de grau superior i de baixa-pèrdua en lloc de passar directament a la llista de materials. La història del cost total de propietat del cablejat millora generalment a nivell de connector i muntatge en lloc de la pròpia fibra en brut.
P: Quines proves he de fer abans d'activar un enllaç 400G?
R: Pèrdua d'inserció d'extrem--extrem, pèrdua de retorn per al mode únic-, traces OTDR per a la qualitat de l'empalmament i del connector i la inspecció-final a cada MPO i LC. Per a intervals d'-mode únic més llargs, la dispersió cromàtica i la mesura de PMD també poden ser rellevants en funció del tipus de transceptor.
Resum
La fotònica de silici de 400G no és un títol passatger - és el motor subjacent que impulsa 800G i 1,6T als desplegaments de clúster d'IA i centres de dades convencionals. Una cadena de subministrament fotònica de silici més diversificada, inclòs el progrés continuat dels proveïdors xinesos, accelera aquesta transició en lloc de redirigir-la fonamentalment.
Per als compradors de cables de fibra òptica, la conclusió pràctica és senzilla: el fil de fibra no ha canviat, però sí la tolerància per al cablejat descuidat. Pressupostos de pèrdua més ajustats, òptiques més paral·leles i una cadència més ràpida d'actualitzacions de velocitat fan que l'especificació del cablejat es dirigeixi cap a components de baixa-pèrdua, una planificació acurada de la polaritat MPO i proves d'enllaç disciplinades. Els operadors que incorporen aquesta disciplina a la seva planta ara absorbiran les dues properes generacions d'òptica amb molt menys reelaboració que els que optimitzen només per al transceptor actual.