8/13/2014,光纖在線訊：互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的快速應(yīng)用使全球數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長(zhǎng)，極大地推動(dòng)了以高速路由器，超級(jí)計(jì)算和存儲(chǔ)為核心的高性能超算中心（HPC）和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的發(fā)展。有源光纜產(chǎn)品是這些核心設(shè)備之間的主要互連方式之一, 來(lái)自CIR的有源光纜市場(chǎng)研究報(bào)告顯示，其市場(chǎng)規(guī)模2012年達(dá)到7.2億美元，預(yù)計(jì)2017年這一數(shù)字翻一倍，達(dá)到19億美元，前景可觀。

      隨著提供40G/100G端口的服務(wù)器，交換機(jī)等設(shè)備在數(shù)據(jù)中心的逐步規(guī)模商用，對(duì)于高速光互連產(chǎn)品的需求也越來(lái)越多，當(dāng)前國(guó)內(nèi)器件廠商不斷研發(fā)和創(chuàng)新光互連技術(shù)，對(duì)高速集成并行光學(xué)模塊和高頻信號(hào)完整性技術(shù)進(jìn)行深入理解和研究。光互連產(chǎn)品的關(guān)鍵需求在于高速率，高密度，低成本，低功耗。目前市場(chǎng)主流高速光互連產(chǎn)品包括10Gbps SFP+ AOC ,40Gbps QSFP+AOC，56G QSFP+AOC 和120Gbps CXP AOC等。

下圖為CIR報(bào)告的光互連AOC的市場(chǎng)預(yù)計(jì)。


高速光互連技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用
      數(shù)據(jù)中心/云計(jì)算系統(tǒng)在更高帶寬和更低功耗上的需求越來(lái)越迫切，AOC有源光纜是滿足此需求的最優(yōu)解決方案之一。AOC有源光纜與互聯(lián)銅纜相比擁有許多顯著的優(yōu)勢(shì), 比如在系統(tǒng)鏈路上的傳輸功率更低，重量?jī)H為直連銅纜四分之一，體積略為銅纜的一半，并且在機(jī)房布線系統(tǒng)中具有更好的空氣流動(dòng)散熱性，光纜的彎折半徑比銅纜做得更小，傳輸距離更遠(yuǎn)(可以達(dá)到100~300米)，且產(chǎn)品傳輸性能的誤碼率也更優(yōu)，BER可以達(dá)到10^-15。與光收發(fā)模塊相比, AOC有源光纜由于存在不外露的光接口，不存在光接口清潔和被污染的問題，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性大大提升，并且降低機(jī)房維護(hù)成本。

      高速光互連產(chǎn)品40Gbps QSFP+ AOC 和120Gbps CXP AOC不再采納傳統(tǒng)可插拔收發(fā)器中TOSA/ROSA的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而使用高度集成的陣列光引擎核心器件技術(shù)。下圖是40G QSFP+的示意



     在PCBA上采用COB（Chip on Board）集成技術(shù),實(shí)現(xiàn)一體化模式——封裝小，速率高，功耗低(QSFP+功耗低于1.5W，CXP功耗低于2.5W)。在發(fā)射端，陣列光學(xué)引擎同時(shí)處理多個(gè)高速電通道, 將其轉(zhuǎn)換為多路光信號(hào), 再將這些光信號(hào)組合在一起, 通過一條12芯（24芯）MPO高密度光纜將這些信息傳送到云計(jì)算系統(tǒng)或數(shù)據(jù)中心機(jī)房的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。在接收端，陣列光學(xué)引擎將MPO光纜內(nèi)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，將多路電信號(hào)傳送至設(shè)備上處理. 這些產(chǎn)品完全適用infiniband互聯(lián)應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)符合以太網(wǎng)IEEE 802.3ba.在數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算系統(tǒng)領(lǐng)域，陣列光學(xué)引擎技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有源光纜產(chǎn)品——服務(wù)器和交換機(jī)之間互聯(lián)。
 


      但是光學(xué)引擎技術(shù)也面臨很大的挑戰(zhàn)，核心的激光器被少數(shù)國(guó)際大廠商壟斷，價(jià)格不菲，且激光器的驅(qū)動(dòng)和限幅放大芯片之間焊接技術(shù)也影響著制成效率，制約著國(guó)內(nèi)廠商大幅推廣�；�于這些原因, 一體化集成的硅光子技術(shù)是未來(lái)光互連技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)---將整個(gè)光學(xué)引擎整合在硅晶平臺(tái)上，集成所有必要的功能，實(shí)現(xiàn)更低成本，更簡(jiǎn)單的制成工藝，建立起更高密度的光傳輸系統(tǒng)。

      在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中，提供各種高速光通信端口的設(shè)備（服務(wù)器，交換機(jī)和HBA等）之間需要通過線纜連接在一起，共同運(yùn)作。那么如何解決任意兩種設(shè)備的互連呢？比如10G SFP+和40G QSFP+的設(shè)備。有源光纜QSFP+轉(zhuǎn)4個(gè)SFP+AOC的光互連產(chǎn)品成為實(shí)現(xiàn)和解決QSFP+和SFP+設(shè)備互連的最佳方案。



      QSFP+轉(zhuǎn)4*SFP+高速有源光纜產(chǎn)品，一端是40Gbps的QSFP+接口，另一端是4個(gè)10Gbps SFP+接口，中間通過12芯的MPO高密度光纜連接，然后根據(jù)客戶對(duì)于兩端線纜長(zhǎng)度的需求，在MPO線纜中間加入分支器，實(shí)現(xiàn)一路40G光信號(hào)分為四路10G信號(hào)。光纜一端采用40G QSFP連接頭,符合SFF-8436要求;另一端采用4路10G SFP+連接頭,符合SFF-8432要求, 是最經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)交換機(jī)端口轉(zhuǎn)換。 傳輸長(zhǎng)度達(dá)到1~100米的，對(duì)于分支器兩端的光纜長(zhǎng)度可以自由選擇。同理，120G CXP轉(zhuǎn)3個(gè)40G QSFP+的互連產(chǎn)品可以解決CXP和QSFP設(shè)備互連的問題，需要提出的是中間通過24芯的MPO高密度光纜扇出3條4芯的產(chǎn)品，完成完美轉(zhuǎn)接。

下圖為40G QSFP 轉(zhuǎn)4個(gè)10G SFP+ 和 120G CXP轉(zhuǎn)3個(gè)40G QSFP+的光互連產(chǎn)品

以下產(chǎn)品圖示范例來(lái)自易飛揚(yáng)通信。


結(jié)束語(yǔ)
      光互連產(chǎn)品的顯著優(yōu)勢(shì)使其成為數(shù)據(jù)中心集成商，設(shè)備商關(guān)注的重點(diǎn)，光互連產(chǎn)品大規(guī)模部署開始成為全球大數(shù)據(jù)，大密度，大容量數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算的共同發(fā)展趨勢(shì)。

     國(guó)外主要的有源光纜廠商Avago、FCI、Finisar，Mellanox、Molex、TE Connectivity、和Volex，已經(jīng)大規(guī)模推進(jìn)有源光纜SFP+AOC, QSFP+AOC,CXP AOC的整體解決方案。      

      國(guó)內(nèi)光互連還處于初級(jí)發(fā)展階段，研發(fā)技術(shù)和工藝的還不夠成熟，國(guó)內(nèi)極少光器件廠商能夠擁有一條完整的光互連產(chǎn)品線。深圳易飛揚(yáng)是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)入光互連產(chǎn)品商業(yè)化的公司，自2010年起，易飛揚(yáng)開始對(duì)光互連產(chǎn)品的基礎(chǔ)技術(shù)與工藝平臺(tái)進(jìn)行深入細(xì)致的研究，通過三年的努力，終于建成了一條半自動(dòng)化的光互連產(chǎn)品線，用于多模40/100G光模塊和有源光纜（AOC）的生產(chǎn)。易飛揚(yáng)在2011年已經(jīng)率先開發(fā)40GE QSFP+AOC模塊，陸續(xù)小批量供應(yīng)海外市場(chǎng)，至2013年伊始已開始在國(guó)內(nèi)規(guī)模布署10G和40G有源光纜，當(dāng)前已經(jīng)能小批量提供56G QSFP+AOC和120G CXP高集成，高密度，低功耗，低成本產(chǎn)品。相信國(guó)內(nèi)廠商將在未來(lái)的數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算舞臺(tái)上逐步發(fā)揮出更大的價(jià)值.