المعرفه

لقد انتقلت شرائح السيليكون الضوئية من مختبرات الأبحاث إلى الاتجاه السائد في أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية عالية السرعة-. نظرًا لأن وحدات 400G أصبحت قياسية في مراكز البيانات ذات الحجم الكبير وتسارع عمليات نشر 800G و1.6T لمجموعات الذكاء الاصطناعي، لم تعد تقنية الرقائق الأساسية مجرد مصدر قلق - فهي تشكل بشكل مباشر كيفية تصميم كابلات الألياف الضوئية وتجميعات MPO/MTP وميزانيات الارتباط.

وقد أضاف التقدم الأخير من موردي الرقائق الصينيين المحليين في الأجهزة الضوئية المصنوعة من السيليكون بسعة 200 جيجا و400 جيجا و800 جيجا عاملاً آخر يجب على مشتري الكابلات ومهندسي الشبكات تتبعه. باعتبارنا شركة مصنعة لكابلات الألياف الضوئية تعمل مع المشغلين، والمتوسعين، والمتكاملين، فإننا ننظر إلى هذا الاتجاه ليس كقصة شرائح، ولكن كمسألة تتعلقماذا يعني ذلك بالنسبة للكابلات الموجودة أسفل كل رابط{0}عالي السرعة.
 

ما هي شريحة السيليكون الضوئية 400G؟

تدمج شريحة السيليكون الضوئية المكونات البصرية - المعدِّلات والأدلة الموجية والكاشفات و(في التصميمات غير المتجانسة) مصادر الليزر - على ركيزة سيليكون باستخدام عمليات متوافقة مع CMOS-. بالمقارنة مع البصريات المنفصلة التقليدية المبنية حول فوسفيد الإنديوم (InP) أو زرنيخيد الغاليوم (GaAs)، تهدف ضوئيات السيليكون إلى تحقيق تكامل أكثر إحكامًا، وانخفاض الطاقة لكل بت، وتحسين نطاق خطوط أشباه الموصلات الحالية.

تدعم شريحة السيليكون الضوئية 400 جيجا عادةً إما 4×100 جيجا أو 1×400 جيجا لكل طول موجي، مقترنة بتعديل PAM4 وDSP، وهي المحرك البصري داخل QSFP-DD، وOSFP، وعوامل الشكل 800G/1.6T الناشئة.

ما أهمية الضوئيات السيليكونية في-الشبكات الضوئية عالية السرعة

إن التحول نحو ضوئيات السيليكون مدفوع بثلاثة ضغوط يمكن لأي مشغل مركز بيانات التعرف عليها: الطاقة والكثافة والتكلفة لكل بت.

• كفاءة الطاقة.تعمل مجموعات تدريب الذكاء الاصطناعي على تركيز نطاق ترددي هائل في صف حامل واحد، وكل واط يتم إنفاقه على البصريات هو واط غير متاح للحوسبة. أصبحت ضوئيات السيليكون أسلوبًا رائدًا للحفاظ على الطاقة لكل جيجابت على مسار هبوطي عند 400 جيجا وما فوق.
• كثافة التكاملإن تركيب المزيد من الممرات في نفس مساحة الوحدة هو ما يمكّن أجهزة الإرسال والاستقبال 800G و1.6T من الوصول إلى اللوحة الأمامية.
• مقياس التصنيع.إن إنشاء الأجهزة الضوئية على خطوط الرقاقة القياسية هو ما يسمح بزيادة الحجم جنبًا إلى جنب مع الطلب من الذكاء الاصطناعي والإنشاءات السحابية-.

لإلقاء نظرة أعمق على كيفية ارتباط سرعات جهاز الإرسال والاستقبال بتصميم الشبكة، سنتحدث عن ملاحظتناوحدات بصرية 800 جراميتنقل عبر خيارات الواجهة النموذجية ويصل كل منها إلى عملية نشر حقيقية.

الدفع من أجل رقائق السيليكون الضوئية المحلية بسعة 400 جيجا

خلال معظم العقد الماضي،-سيطر الموردون الأمريكيون واليابانيون على رقائق السيليكون الضوئية المتطورة بسعة 400 جيجا وما فوق. لقد تغيرت تلك الصورة. صرح الموردون الصينيون - بما في ذلك Accelink Technologies وHG جينيون (Huagong Zhengyuan) - علنًا أن أجهزتهم الضوئية المصنوعة من السيليكون 200G و400G و800G قد وصلت إلى مراحل الإنتاج ويتم تصميمها لمحركاتها ووحداتها الضوئية الخاصة.

يجب التعامل بحذر مع المطالبات المحددة المتعلقة بالعائدات والتسعير وطلبات العملاء وساعات الاختبار في أي شهر معين حتى يتم دعمها بملفات الشركة أو التقارير المدققة أو تغطية الصناعة الرئيسية. ما هو مرئي للعامة، وما يهم بالنسبة لطبقة الكابلات، هو الاتجاه الأوسع: إمدادات فوتونية سيليكون أكثر تنوعًا، وطرح المزيد من المحركات الضوئية 400 جيجا و800 جيجا في السوق، وتوجه أسرع نحو عمليات النشر المعتمدة على الذكاء الاصطناعي-والسحابة-.

وهذا الاتجاه له آثار تتجاوز بكثير الشريحة نفسها.

هل تغير الضوئيات السيليكونية 400G متطلبات كابلات الألياف الضوئية؟

حبلا الألياف نفسها - ذات وضع فردي- أو زجاج متعدد الأوضاع - لا تحتاج إلى إعادة اختراعها لـ 400 جيجا. عائلة IEEE 802.3معايير إيثرنتيحدد 400GBASE-DR4 وFR4 وLR4 وSR4.2 وSR8 والواجهات ذات الصلة عبر نفس أنواع الألياف المنتشرة بالفعل في معظم مراكز البيانات وشبكات المترو.

ما يتغير هو كيف يصبح الارتباط غير متسامح. تعمل معدلات الرموز الأعلى وتعديل PAM4 على تقليل ميزانية الخسارة، وزيادة الحساسية لضوضاء قسم الوضع والتشتت اللوني، ووضع وزن أكبر على جودة الموصل مقارنة بـ 10G أو 25G على الإطلاق. ومن الناحية العملية، يعني ذلك ثلاثة أشياء بالنسبة لطبقة الكابلات:

1. فقدان الإدراج يهم أكثر.يمكن أن يؤدي وجود ديسيبل إضافي صغير في كل لوحة توصيل ووصلة وواجهة MPO التي كانت مقبولة عند 10 جيجا إلى كسر رابط 400 جيجا.
2. الوصول أقصر مما تقترحه ورقة المواصفات.نادرًا ما يتم تشغيل الروابط الحقيقية ذات 400 جيجا/800 جيجا بأقصى مدى وصول مطلق نظرًا لأنه يتم إنفاق الميزانية على عدد الموصلات العالمية الحقيقية وخسائر الانحناء.
3. تهيمن البصريات المتوازية داخل مركز البيانات.تعتمد واجهات DR4/SR4/SR8 على قنوات MPO ذات 8 ألياف أو 16 ليفًا بدلاً من أزواج LC المزدوجة.

   

التأثير على كابلات مركز البيانات، وMPO/MTP، والألياف منخفضة الفقد-.

الوضع الفردي-في مقابل الوضع المتعدد بسرعة 400 جيجا بايت

بالنسبة لمركز البيانات الذي يصل طوله إلى أقل من 100 متر تقريبًا، تظل الألياف متعددة الأوضاع OM4 وOM5 المقترنة بأجهزة إرسال واستقبال من فئة SR- جذابة على أساس التكلفة. بالنسبة لمسافة تصل إلى 500 متر وما فوق، ولجميع بنية مجموعات الذكاء الاصطناعي وروابط DCI تقريبًا، يهيمن الوضع -الفردي. يعكف العديد من المشغلين الآن على توحيد معايير G.652.D ذات-الخسارة المنخفضة لعمليات التشغيل-والنظر في G.654.E للقطاعات ذات الوصول الأطول.

هناك مرجعان للمنتج يظهران بشكل متكرر في مناقشات تصميم 400G/800G هما مرجعيناخسارة منخفضة-G.652.D ألياف أحادية الوضع-.ولديناG.654.E ألياف منخفضة الفقد-منخفضة جدًالتطبيقات النقل -الطويلة وDCI. بالنسبة للروابط قصيرة المدى متعددة الأوضاع،ألياف OM4يظل العمود الفقري، مع جاذبية OM5 حيث توجد إدارة النفايات الصلبة (SWDM) في نطاقها.

MPO/MTP والبصريات المتوازية

نظرًا لأن معظم واجهات الوصول القصير 400G و800G-متوازية، فقد أصبحت قنوات MPO-12 وMPO-16 هي البنية الأساسية الافتراضية لأنسجة مركز البيانات. إدارة القطبية (النوع A أو B أو C)، والنهايات المثبتة مقابل الأطراف غير المثبتة، وموصلات APC منخفضة الخسارة للوضع الفردي، ونظافة الوجه النهائي هي التي تحدد ما إذا كان رابط 400G سيظهر بشكل نظيف أو يتعطل بسبب أخطاء FEC.

نظرة عامة لدينا علىمنتجات MPO/MTPيغطي صناديق الأمتعة، والأحزمة، ووحدات التحويل المستخدمة عادةً في هذه الطبقة، وملاحظتنا حولالاختلافات MPO مقابل MTPيعد كتابًا تمهيديًا مفيدًا للمشترين الذين يقومون بمقارنة أوراق بيانات الموردين.

حساب خسارة الميزانية

بالنسبة إلى 400G-DR4 والواجهات المشابهة، تكون ميزانية الارتباط التشغيلي بعد FEC صغيرة بما يكفي بحيث يمكن لزوجين إضافيين من موصلات MPO ذات الجودة المتوسطة أن يستهلكا الهامش بالكامل. لم يعد تحديد موصلات منخفضة الخسارة - عند كل نقطة اختراق - والتحقق من فقدان الإدراج واختبار OTDR - اختياريًا. دليلنا العملي لاختبار كابلات الألياف الضوئيةيستعرض ما يجب التحقق منه قبل تشغيل رابط{0}عالي السرعة.
 

ما الذي يجب على مشتري الكابلات مراعاته بالنسبة لشبكات 400G و800G

من وجهة نظر الشركة المصنعة، يميل المشغلون والمتكاملون الذين يحصلون على أنظف عمليات تشغيل تبلغ 400 جيجا/800 جيجا- إلى مشاركة قائمة مرجعية مشتركة:

• قفل ميزانية الخسارة في وقت مبكر.حدد الواجهة (DR4، FR4، LR4، SR4.2، SR8) الموجودة في نطاق كل رابط، ثم احسب - عدد أزواج الموصلات وطول الألياف التي يمكن للكابلات استيعابها.
• توحيد درجة واحدة أو درجتين من الألياف.يؤدي المزج بين G.652.D و-الخسارة المنخفضة G.652.D وG.654.E بدون قاعدة واضحة إلى إنشاء عدم تطابق في نقاط الربط والارتباك في الحقل.
• تعامل مع قطبية MPO كقرار تصميمي، وليس كحل ميداني.اختر النوع A أو B أو C مقدمًا وقم بتوثيقه في كل رسم.
• اطلب نهاية الموصل-جودة الوجه.أصبح APC للوضع -الفردي هو الوضع الافتراضي الآن؛ UPC مقبول فقط عندما تسمح ميزانيات الانعكاس بذلك.
• خطط للخطوة التالية.يتم إطفاء الكابلات على مدى 10+ سنة؛ يتم تشغيل أجهزة الإرسال والاستقبال بشكل أسرع بكثير. المصنع المصمم لـ 400 جرام فقط لن يقبل بأمان 800 جرام أو 1.6 طن.

بالنسبة للمشغلين الذين يخططون لبناء منسق-، لديناحلول الاتصال بمركز البياناتتصف النظرة العامة كيفية تحديد طبقات الجذع والرقعة والوحدة النمطية معًا عادةً، وطبقاتناكابلات مركز بيانات الألياف الضوئيةتغطي الصفحة عائلات المنتجات المحددة المستخدمة في عمليات نشر مجموعة واسعة النطاق والذكاء الاصطناعي.

ماذا يعني هذا بالنسبة للصناعة

إذا استمر العرض الضوئي للسيليكون المحلي في التوسع عند 400 جيجا ويتقدم نحو 800 جيجا، فمن المعقول توقع ثلاثة تأثيرات في اتجاه المصب:

• يتم تخفيف ضغط تسعير الوحدات الضوئية على جانب الشريحة، مما يؤدي إلى تحرير الميزانية -من أجل كابلات وموصلات ذات جودة أعلى - وهو بالضبط المكان الذي تفشل فيه الارتباطات عالية السرعة-في أغلب الأحيان في الميدان.
• يتم ضغط التحول 800G و1.6T، نظرًا لأن المزيد من سلسلة التوريد يتم إنتاجها بكميات كبيرة-بالتوازي وليس بشكل تسلسلي.
• يحصل مشغلو مجموعة الذكاء الاصطناعي، وهم المستهلكون الأكثر عدوانية للبصريات الجديدة، على مصدر ثانٍ للمكونات المهمة، مما يعمل على تحسين أفق التخطيط لديهم-لإنشاءات البنية.

ولا تغير أي من هذه النتائج فيزياء الألياف نفسها. ما يغيرونه هو الوتيرة التي يحتاج المشترون إلى الاستعداد بها باستخدام الكابلات التي تتوافق مع البصريات.

ملخص

لا تعد ضوئيات السيليكون 400G عنوانًا عابرًا -، فهي المحرك الأساسي الذي يدفع 800G و1.6T إلى مركز البيانات الرئيسي وعمليات نشر مجموعات الذكاء الاصطناعي. وتعمل سلسلة التوريد الضوئية السيليكونية الأكثر تنوعا، بما في ذلك التقدم المستمر من الموردين الصينيين، على تسريع هذا التحول بدلا من إعادة توجيهه بشكل أساسي.

بالنسبة لمشتري كابلات الألياف الضوئية، فإن الفكرة العملية واضحة ومباشرة: لم يتغير حبل الألياف، ولكن التسامح مع الكابلات غير المتقنة قد تغير. تعمل ميزانيات الخسارة الأكثر صرامة، والمزيد من العناصر البصرية المتوازية، والإيقاع الأسرع لترقية السرعة، على دفع مواصفات الكابلات نحو مكونات منخفضة الخسارة-، والتخطيط الدقيق لقطبية MPO، واختبار الارتباط المنضبط. سوف يستوعب المشغلون الذين يبنون هذا النظام في مصانعهم الآن الجيلين التاليين من البصريات مع إعادة صياغة أقل بكثير من أولئك الذين يقومون بتحسين جهاز الإرسال والاستقبال الحالي وحده.