Kísilljóseindatækni hefur færst úr tækni sem hefur lengi-lofað yfir í almennan valkost í 400G og 800G innstungnum einingum. Áhugaverða spurningin er ekki lengur hvort það virki. Það er hvaða hlutar einingarinnar verða í raun ódýrari, með hvaða fyrirkomulagi og við hvaða aðstæður hverfur sparnaðurinn.
Þessi grein svarar þeirri spurningu fyrst og fjallar síðan um hvað breytingin þýðir fyrir óvirka ljósleiðaraverksmiðjuna sem þú þarft að kaupa samhliða ljósfræðinni.
- Kísilljóseindafræði lækkarsjónrænthluta af einingakostnaði með því að skipta út einstökum samsettum aðskildum hlutum með einni litógrafískt skilgreinda ljósræna samþætta hringrás (PIC).
- Það gerir þaðekkifjarlægðu leysirinn, DSP, ökumanninn, TIA eða sjónrænu umbúðirnar. Við 800G eru þessir hlutir - ekki ljóseindir - yfirleitt ráðandi í efnisskránni.
- Sparnaðarvogin með rúmmáli og akreinafjölda. Það er stærst í stuttum-samhliða einhliða-stillingarviðmótum eins og DR4 og DR8, og minnst í litlu-magni, langri-röð eða bylgjulengd-margfölduðum vörum.
- 800G er ódýraraá hvern sendan bitaen 400G aðallega vegna þess að DSP, pakki, tengi og kaðallrás er deilt yfir tvöfalt fleiri brautir - ekki vegna þess að ljósfræðin sjálf lækkar um helming í verði.
- Ódýrari eining gefur aðeins ódýrara net ef ekki þarf að endurbyggja ljósleiðarann til að taka við því.
Hvað kísilljóseindafræði er í raun og veru
Silicon photonics notar photonic samþættar hringrásir byggðar á sílikon-á-einangrunarplötum til að framkvæma sjónrænar aðgerðir: bylgjuleiðsögn, skiptingu, mótun, bylgjulengdar margföldun og greiningu. Vegna þess að mannvirkin eru skilgreind með steinþrykk á CMOS-samhæfðum 200 mm eða 300 mm línum, eru hundruð eins ljósrásar framleiddar í einni umferð í stað þess að vera sett saman hluta fyrir hluta.
Tvö mörk skipta máli fyrir hvers kyns kostnaðarumræðu:
- Kísill leysir ekki.Ljós kemur enn frá III-V uppsprettu - indíumfosfíði eða skammta--punktaleiser - sem er utanáliggjandi, flipfastur-flís eða misleitt tengdur. Dýrasta efnið í einingunni er enn utan kísilferlisins.
- PIC er ekki eining.Fullbúið senditæki inniheldur enn DSP eða endurtímastillingu, mótaradrif, transimpedance magnara, hitauppstreymi, trefja-tengibyggingu og loftþéttan eða hálf-loftþéttan pakka.
Kísilljóseindafræði er því best skilin sem samþættur sjónvettvangur sem fjarlægir flokk af samsetningarþrepum, ekki sem staðgengill fyrir allt senditækið.
Þar sem peningarnir fara í 400G eða 800G einingu
| Kostnaðarblokk | Hvað það nær yfir | Áhrif kísilljóseinda |
|---|---|---|
| Ljósræn hringrás | Bylgjuleiðarar, mótunartæki, margföldunartæki, germaníum ljósnemar | Mikil lækkun. Afritun obláta-kvarða, hlutafjöldi lækkar verulega |
| Laser uppspretta | III-V leysideyja, einangrunartæki, bylgjulengdarstýring | Lítið sem ekkert. Enn III-V íhlutur með eigin afraksturs- og framboðstakmarkanir |
| DSP eða retimer | PAM4 merkjavinnsla, FEC, jöfnun | Enginn beint. Oft stærsta einstaka línan á 800G |
| Rafmagns ICs | Ökumenn, TIA, stjórn | Óbeint. Sam-hönnun með PIC getur dregið úr sníkjudýrum og hlutafjölda |
| Pökkun og trefjatenging | Jöfnun, festing, trefjaflokkur, loftþéttleiki, hitaleið | Blandað. Færri röðun í heildina, en tenging í undirmíkron sílikonbylgjuleiðara er krefjandi |
| Próf og hæfi | Wafer test, module test, burn-in, interoperability | Veruleg lækkun. Sjónpróf getur færst yfir á oblátastig, svo slæmum deyja er hent fyrir umbúðir |
Fimm kerfi sem lækka bitakostnað
- Fækkun-hluta.Aðgerðir sem einu sinni kröfðust sérstilltra íhluta verða að einu litógrafísku skipulagi. Sérhver útilokuð virk jöfnun fjarlægir vinnu, búnaðartíma og tækifæri til að tapa ávöxtun.
- Afskriftir á vafra-kvarða.Grímu- og vinnsluþróun er fastur kostnaður sem dreift er yfir alla oblátu keyrsluna, þannig að einingarkostnaður lækkar með uppsöfnuðu rúmmáli á þann hátt sem stakur samsetning gerir það ekki.
- Fyrra próf.Þekkt-góð-deyjaskimun á oblátunni kemur í veg fyrir að dýrar umbúðir og leysifesting sé eytt í hluta sem bila.
- Akreinarskala.Að fara úr fjórum akreinum í átta bætir við bylgjuleiðurum og mótara á sama teningnum. Það tvöfaldar ekki fjölda ljóstækja sem eru meðhöndluð sérstaklega.
- Aðfangakeðja þrengist.Samsett-hálfleiðaraefni er einbeitt í leysirinn í stað þess að dreifast um mótara, skynjara og multiplexara.
Hvers vegna 800G kostar minna á bita en 400G
Bætingin á-bita í 800G tengi kemur aðallega frá samnýtingu og samnýtingin nær framhjá einingunni:
- Einn DSP, einn pakki, eitt búr, einn heatsink og eitt stjórnunarviðmót þjóna nú 800 Gb/s í stað 400 Gb/s.
- Eitt skiptitengi, ein rauf á-framhlið og eitt rafmagnskostnaðarhámark þjóna tvöfaldri umferð. Rofi og rafmagnsuppbygging á bita er oft meiri sparnaðurinn.
- Ein kapalrás hefur tvöfalda afkastagetu. 800G-DR8 hlekkur yfir 16-trefjastofn flytur tvöfalt meiri umferð en 400G-DR4 hlekkur yfir 8 trefjar, með því að nota eina stöðvunartilvik, eina prófunarskrá og eina plástursstöðu.
Brot breytir reikningnum aftur: eitt 800G-DR8 tengi skipt í tvo 400G-DR4 tengla kemur í stað tveggja 400G tengi á rofanum, sem er venjulega ódýrasta leiðin til að þjóna 400G endapunktum frá nútíma hrygg. Þetta er þar sem einingahagfræði, rofaradix og kapalhönnun hætta að vera aðskilin fjárhagsáætlun - punktur sem við þróum frekar í leiðbeiningunum okkar umsílikon ljóseindaeiningar og 400G trefjakaðall.
Tvær varúðarreglur um birtar tölur. Í fyrsta lagi hreyfast götuverð senditækis hratt og er breytilegt eftir magni, svæðum og stöðu hæfis, þannig að allar tölur sem vitnað er í í grein eru gömul áður en hún er lesin. Í öðru lagi er „kostnaður á bita“ aðeins sambærilegur þegar akstursflokkur, akreinafjöldi og formstuðull er haldið stöðugum. Berðu saman tilvitnanir fyrir tilteknar hlutanúmer eftir þínu eigin magni, ekki meðaltölum fyrirsagna.
Þegar kísilljóseindafræði er ekki ódýrari kosturinn
Samþætting er magn-og-brautar-talningarrök. Þar sem þessar aðstæður eru ekki til staðar vinna eldri aðferðir oft:
- Mjög stuttir hlekkir inni í rekki.Óvirkir eða virkir koparsnúrur og AOC eru áfram ódýrari og -minni afl í nokkra metra. Samanburður okkar ákopar og trefjar í gervigreindarmiðstöðvumhylur þar sem crossover situr.
- Langur drifkraftur og mikil afköst á-braut.EML og þunn-filmu litíum níóbat mótunartæki hafa enn kosti í bandbreidd og úttaksafli fyrir sum LR, ER og samhangandi forrit, þar sem mótunarskilvirkni kísils og innsetningartap eru erfiðari skorður.
- Lítið-magn eða sess vörur.Undir ákveðnu sendingarmagni er fastur gríma og hæfiskostnaður aldrei afskrifaður og aðskilin smíði er ódýrari.
- Hitatakmörkuð dreifing.Sumir sílikonmótarar þurfa virka hitastýringu. Þar sem afl og kæling eru bindandi þvingun, getur lægra einingaverð verið röng hagræðing.
- Þegar trefjaverksmiðjan þarf að breytast.Ef flutningur yfir í samhliða einhliða-stillingarviðmót þýðir ný stokk, ný spjöld og viðhaldsglugga, getur endurkvörðunin farið yfir einingasparnaðinn fyrsta árið.
Heildarkostnaður við eignarhald, ekki einingaverð
Fjórir hlutir utan innkaupapöntunarinnar flytja venjulega meira fé en einingaafslátturinn:
- Afl á bita.Einingaafl er endurtekinn rekstrarkostnaður margfaldaður með kælingu. Vegvísir iðnaðarins líta nú á línulega tengjanlegan ljósfræði (LPO) og línulega móttökuljóstækni (LRO) - sem draga úr eða fjarlægja endurtímastillingu DSP - sem næsta mikilvæga skref í aflminnkun eininga; theEthernet Alliance Ethernet vegvísirbrautir þar sem þessar passa á móti 800G og 1.6T. Form-afl umslög eru skilgreind íOSFP MSA forskriftir.
- Hafnarþéttleiki.Hærri-radixrofi dregur úr fjölda rofa, ljóstækja og snúra sem þarf fyrir sama efni. Þetta efnasambönd; mát verð ekki.
- Endurvinnsla og niðurstaða.Pólunarvilla eða menguð hylki sem uppgötvaðist við uppfærslu- kostar verkfræðitíma nákvæmlega á því augnabliki sem þeir eru dýrastir.
- Uppfærsla truflun.Trefjar sem eru settir upp einu sinni og endurnýttir í þrjár einingar kynslóðir eru verulega ódýrari en trefjar sem eru settir upp þrisvar sinnum.
Hvað þetta þýðir fyrir trefjaplöntuna
Ódýrari eining skapar ekki virkan tengil. Senditækið þarf að passa við trefjargerð, tengiviðmót, pólun og tapkostnað.
Einstök-stilling verður sjálfgefin
Flest stutt-400G og 800G sílikon ljóseindaviðmót eru samhliða ein-stilling. G.652.D trefjar, tengdur sem OS2 og tilgreindur íITU-T tilmæli G.652, styður DR, FR og LR viðmót yfir þær vegalengdir sem finnast í gagnasal eða háskólasvæði, og bindur ekki uppsetninguna við eina multimode kynslóð. Fyrir bakgrunn um trefjarnar sjálfar, sjá yfirlit okkar yfireinfaldur-trefjaeinkenni.
Tengið verður að passa við viðmótið, ekki línuhraðann
| Viðmót | Akreinar | Dæmigert mátstengi | Trefjar í notkun |
|---|---|---|---|
| 400G-DR4 | 4 × 100G | MPO-12 | 8 |
| 400G-FR4 / LR4 | 4 bylgjulengdir, 1 trefjapar | Tvíhliða LC | 2 |
| 800G-DR8 | 8 × 100G | MPO-16 | 16 |
| 800G-2×DR4 | 2 × 4 × 100G | Tveir MPO-12 | 16 |
| 800G-2×FR4 | 2 × 4 bylgjulengdir | Tveggja tvíhliða LC | 4 |
Tvær einingar sem báðar eru merktar 800G geta því þurft gjörólíkar kapalsamsetningar. Viðmótsskilgreiningar koma frá IEEE 802.3 verkinu:P802.3dffyrir 400G og 800G á 100G á akrein, ogP802.3djfyrir 200G á akrein og 1,6T. Formstuðull er sérstakur ás aftur - sjá athugasemdir okkar umQSFP-DD DR4 einingog áfram800G OSFP, og á16 trefja MPO notað fyrir 800G.
Virkt dæmi
Lítum á 400G-DR4 blað-til-hryggstengils, 120 m, sem liggur í gegnum tvö plásturspjöld:
- Rás: eining → búnaðarsnúra → spjald → OS2 12-trefja MPO skott → spjald → búnaðarsnúra → eining. Það eru fjögur pöruð MPO pör.
- Trefjadeyfing: 120 m við u.þ.b. 0,35 dB/km við 1310 nm gefur um 0,04 dB. Hverfandi í þessari lengd.
- Tengitap: fjögur pöruð pör við 0,35 dB dæmigerð gefur 1,4 dB; með 0,5 dB versta-einkunn, 2,0 dB.
- Á móti rásarheimild í DR-flokki á svæðinu 4 dB, hefur hönnunin framlegð - en fimmti plásturspunkturinn í versta falli-tap myndi eyða mestu af því.
Almenna reglan sem dæmið sýnir: við 400G og 800G skiptir fjöldi para para meira máli en lengdin. Staðfestu heimildina gegn tilteknu gagnablaði einingarinnar og IEEE-ákvæðinu frekar en almennri tölu og tilgreindu lágt-tapssamsetningar þar sem rásin hefur þrjú eða fleiri pör.
Pólun og hreinlæti
Pólun þarf að skipuleggja yfir alla rásina - stokka, snælda, beisli, brot og búnaðarsnúrur saman - vegna þess að rás sem er sett saman úr sérstakt réttum íhlutum getur samt verið röng enda til enda. Skráðu pólunaraðferðina áður en þú pantar, ekki eftir að ferðakoffortin koma.
Mengun er hinn bilunarhamurinn sem mælist illa með akreinafjölda, vegna þess að MPO ferrúla einbeitir 12 eða 16 trefjum í annarri endahliðinni og ein ögn getur tekið niður akrein. Skoðaðu fyrir pörun, hreinsaðu þegar skoðun mistekst, skoðaðu aftur og meðhöndlaðu röðina sem uppsetningarskref frekar en bilanaleitarskref. OkkarMPO skoðunar- og hreinsunarleiðbeiningarfjallar um hagnýta málsmeðferð og IEC 61300-3-35 samþykkisviðmið.
Algengar spurningar
Sp.: Er sílikon Photonic eining alltaf ódýrari en EML-undirstaða eining?
Svar: Nei. Það er venjulega ódýrara í vörum með mikið-magn, stutt-fjarlægð, mikið-akreinar-á borð við DR4 og DR8. Fyrir langan seilingarfjarlægð, lítið magn eða forrit sem þurfa mikla sjónræna frammistöðu á hverri-braut getur EML og önnur arkitektúr samt verið hagkvæmari.
Sp.: Hver er dýrasti hluti 800G einingarinnar?
A: Venjulega DSP, fylgt eftir með leysinum og sjónumbúðunum. Kísilljóseindafræði fjallar um ljóseindarásina og hluta af samsetningarkostnaði, þess vegna lækkar verð á einingum en hrynur ekki.
Sp.: Dregur sílikon ljóseindatækni úr orkunotkun?
A: Óbeint. Samþætting styttir rafleiðir og dregur úr sníkjudýrum, en endurstillingar DSP drottnar yfir einingaafli við 800G. Stærri aflminnkun á núverandi vegakortum kemur frá línulegum stinga- og línulegri móttökuljóstækni, sem dregur úr eða fjarlægir þessi DSP.
Sp.: Þurfa Silicon Photonic Modules sérstakar trefjar?
Svar: Engin sérstök trefjagerð, en flestar hönnunar með stuttri-drætti eru samhliða stakri-stillingu, þannig að þær þurfa OS2 frekar en fjölstillingu, með réttum trefjafjölda og tengi fyrir viðmótið.
Sp.: Get ég endurnýtt núverandi 400G MPO-12 ferðakoffort fyrir 800G?
A: Stundum. 800G-2×DR4 eining sem notar tvö MPO-12 tengi getur endurnýtt þau. 800G-DR8 eining sem notar eina MPO-16 getur það ekki vegna þess að kortlagning akreina og fjölda trefja er mismunandi.
Sp.: Er 800G tvöfalt verð á 400G?
A: Almennt nei. Vegna þess að DSP, pakki, skiptitengi og kaðallrás er deilt yfir tvöfalda afkastagetu, lækkar bitakostnaður jafnvel þegar einingarverð einingarinnar hækkar.
Sp.: Hvernig ber ég sanngjarnan saman kostnaðarkröfur seljanda?
A: Lagaðu útbreiðsluflokkinn, akreinafjölda og formstuðul, berðu síðan saman á grundvelli -gátta, þar með talið einingu, rofatengi, rafmagni og snúru. Að bera saman 800G-DR8 á móti 400G-FR4 segir þér mjög lítið.
Niðurstaða
Kísilljóseindafræði er raunverulega að breyta kostnaðarskipulagi 400G og 800G ljósfræði, en það gerir það með því að þjappa einum hluta af efnisskránni - ljóseindahringrásinni og samsetningarþrepunum í kringum hann - á meðan leysirinn, DSP og umbúðirnar eru að mestu ósnortnar. Samsettur sparnaður kemur fram á kerfisstigi: færri tengi, færri snúrur, lægra afl á bita og trefjaverksmiðja sem lifir af næstu uppfærslu.
Þessi síðasti hlutur er sá sem kaupendur stjórna mest beint. Einingin er þriggja-ára ákvörðun; skottið er tíu-ára.
Að fá óvirku hliðina í lagi
Sérsniðin kaðall er þess virði að tilgreina þegar rásin felur í sér brot, blönduð tengisnið, þröngt kostnaðarhámark eða áfangaskipti - tilvik þar sem vörulistasamsetning passar ekki við brautarkortið. Ef það lýsir verkefninu þínu, sendu senditækislíkanið, viðmótið, tengifjarlægð og brotakröfu, og við getum unnið til baka úr gagnablaðinu tilsérsniðin ljósleiðarasamsetningmeð samsvarandi pólun og innsetningar-tapprófunarskrám.