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CFCF2021 | 旭創(chuàng)科技鄭德鋒:高速數(shù)通光模塊的未來及技術(shù)演進(jìn)

光纖在線編輯部  2021-07-08 15:57:55  文章來源:本站消息  版權(quán)所有,未經(jīng)許可嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載.

導(dǎo)讀:6月23~25日,在“光連接大會CFCF2021”上,領(lǐng)先的高速光通信模塊制造商蘇州旭創(chuàng)科技有限公司(簡稱旭創(chuàng)科技,Innolight) 資深產(chǎn)品管理總監(jiān)鄭德鋒發(fā)表《高速數(shù)通光模塊的未來及技術(shù)演進(jìn)》主題報(bào)告,分享了關(guān)于高速數(shù)通光模塊的技術(shù)路徑,數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)的直接探測技術(shù)與相干探測技術(shù)兩種支撐技術(shù)的對比分析。

7/08/2021,光纖在線訊,6月23~25日,在“光連接大會CFCF2021”上,領(lǐng)先的高速光通信模塊制造商蘇州旭創(chuàng)科技有限公司(簡稱旭創(chuàng)科技,Innolight) 資深產(chǎn)品管理總監(jiān)鄭德鋒發(fā)表《高速數(shù)通光模塊的未來及技術(shù)演進(jìn)》主題報(bào)告,分享了關(guān)于高速數(shù)通光模塊的技術(shù)路徑,數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)的直接探測技術(shù)與相干探測技術(shù)兩種支撐技術(shù)的對比分析,從需求驅(qū)動、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、數(shù)通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展特點(diǎn)、技術(shù)趨勢以及旭創(chuàng)數(shù)通光模塊的路線圖進(jìn)行數(shù)通光模塊解讀。


      鄭總認(rèn)為:隨著數(shù)據(jù)中心交換芯片容量的快速提升與迭代,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中各級之間的高速連接需要匹配升級,光模塊的方案在每三年向前演進(jìn)一代。在數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中,每個低層級的交換機(jī)都會連接到上一個更高層級的交換機(jī),形成拓?fù)浼軜?gòu)。服務(wù)器設(shè)備直接連TOR 交換機(jī)。Spine 層屬網(wǎng)絡(luò)骨干,負(fù)責(zé)把a(bǔ)ggregation 或leaf 交換機(jī)連接起來。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更易于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展以及無阻塞配置。數(shù)據(jù)中心I/O接口帶寬需求的增加同樣也帶動了可插拔光模塊速率的演進(jìn)。無論是服務(wù)器到TOR 交換機(jī),再到上面層級的leaf 以及spine 交換機(jī)之間的光互聯(lián)模塊方案,目前國外大型數(shù)據(jù)中心,單波光口速率已達(dá)100GbE, 電口SerDes 速率已達(dá)50GbE。今年OFC 會議上Arista 公司的預(yù)測認(rèn)為到2025年左右光口單波100GbE 的光模塊發(fā)貨量可能達(dá)到頂峰,而單波200GbE 的下一代光模塊將從2023年起開始小批量發(fā)貨。對應(yīng)的電口SerDes速率,據(jù)650 Group 調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)測,50GbE SerDes 將于2022年達(dá)到頂峰,而100GbE SerDes 在2023年開始大規(guī)模商用;而200GbE SerDes 可能要等到2025年左右才開始小規(guī)模商用。

      高速光模塊的技術(shù)演進(jìn)實(shí)際上取決于上下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展,未來光模塊的演進(jìn)路線圖非常清晰,即400G->800G->1.6T->3.2T。ASIC 交換容量將沿著12.8T->25.6T->51.2T->102.4T 方向擴(kuò)容。光器件的激光器DSP電芯片,當(dāng)光口速率2倍于電口速率時,DSP中需要有g(shù)earbox 做一個速率轉(zhuǎn)換,如400G DR4/FR4, 但光口與電口一致時,則不需要gearbox, 比如800G DR8。從市場來看,400G光模塊2018年開始推出市場,下一代800G預(yù)估2021年底小批量,更高速的光模塊1.6T 期望在2024年推出市場。



      在未來數(shù)據(jù)中心中,隨著技術(shù)的進(jìn)步,傳輸每比特信息所需的能量逐年降低。從2000年到2015年,基本趨勢是每10年降低10倍。2015年以后下降的趨勢預(yù)期會慢一點(diǎn)。對于400G光模塊來說其能量效率約達(dá)30 pJ/bit, 800G 光模塊可能到20~22pJ/bit 水平。而3.2T光模塊可能達(dá)到小于10pJ/bit 水平。

      數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)方案可根據(jù)其傳輸距離來選擇兩種支撐技術(shù),一種是直接探測技術(shù),另一種是相干探測技術(shù)。相干探測憑借著高容量、高信噪比等優(yōu)勢在城域網(wǎng)內(nèi)的長距離DCI互聯(lián)中得到廣泛應(yīng)用;而直接探測的應(yīng)用場景更適合相對短距離互聯(lián)。DCI應(yīng)用場景中相干探測的光模塊比重預(yù)期由2020年的39%提升到2025年78%。隨著光模塊速率的提升,對于直接探測方案,對模塊內(nèi)光器件的帶寬要求比較高,同時受限于系統(tǒng)SNR以及光纖鏈路色散的影響,其傳輸距離也將受到限制。北美系統(tǒng)商Arista曾有報(bào)告分析,直接探測對800G光模塊來說可能還支持10km 傳輸,到1.6T/3.2T時,也許只能支持2km 傳輸。更遠(yuǎn)場景的光互聯(lián),則需要使用相干探測技術(shù),目前看50G波特率可支持400G 相干傳輸,而100G波特率則支持800G及以上相干傳輸。當(dāng)然基于相干探測技術(shù)的光模塊在DCI或未來數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的應(yīng)用,成本和功耗也將會是大家主要考慮和優(yōu)化的問題。

     談到硅光:硅光電子技術(shù)是行業(yè)熱門話題,硅光的企業(yè)有Intel、Acacia、Luxtera 等。產(chǎn)品如100G PSM4/CWDM4, 200G FR4/400G DR4, 然而一個硬幣總有其兩面性, 硅光技術(shù)本身還不夠成熟,F(xiàn)ab可能是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。硅光的業(yè)務(wù)是否夠大來支撐Fab 的運(yùn)營,F(xiàn)ab 制程的控制能力,不同F(xiàn)ab 之間的PDK 兼容性等問題都將影響硅光業(yè)務(wù)的可持續(xù)性發(fā)展。同時硅光芯片本身設(shè)計(jì)的容差也將直接影響芯片的良品率?傊,硅光技術(shù)的生態(tài)仍然還不成熟,也許未來到混合封裝時,才是硅光大顯身手的最佳平臺。

         旭創(chuàng)科技一直努力致力于滿足于客戶需求的高端光模塊開發(fā)。目前其已經(jīng)形成10G/25G/40G/100G/200G/400G等系列光模塊產(chǎn)品組合。400G系列產(chǎn)品目前已經(jīng)大批量出貨國內(nèi)外市場。同時正在開發(fā)800G 數(shù)通光模塊,預(yù)計(jì)在2022年可以實(shí)現(xiàn)批量發(fā)貨。此外,可插拔1.6T 光模塊也在規(guī)劃中。

         總結(jié):未來可預(yù)期可插拔光模塊的迭代速度加快,通過技術(shù)演進(jìn)獲得成本紅利,進(jìn)一步降低數(shù)通單比特能量成本。從大型數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)升級實(shí)踐以及未來規(guī)劃,基本上看每三年可插拔光模塊向前演進(jìn)一代,傳輸每比特信息的能量效率也大幅提升。未來可插拔光模塊的演進(jìn)路徑,從ASIC/DSP以及主要光學(xué)器件等關(guān)鍵組件的上下游產(chǎn)業(yè)鏈路線圖規(guī)劃來看,電口100G SerDes 可支持到1.6Tbps 的光模塊,電口200G SerDes 則可支持3.2Tbps 的光模塊。同時為提高光纖的頻譜效率,DCI 相干下沉,未來相干探測光模塊的應(yīng)用場景增多,市場需求增長很快。旭創(chuàng)希望和產(chǎn)業(yè)界同仁一同努力,以客戶需求為導(dǎo)向,逐步實(shí)現(xiàn)800G/1.6T/3.2T 數(shù)據(jù)中心內(nèi)以及DCI間的光互聯(lián),最終實(shí)現(xiàn)共贏。 



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