Todhchaí na Sonraí: 400g Modúl Optúil

 

 

An Cogaí Fachtóra Foirme Ní Labhraíonn Aon Duine Faoi Go hionraic

 

Siúil isteach in aon chomhdháil líonraithe optúla agus cloisfidh tú an díospóireacht QSFP in aghaidh an OSFP mar chomparáid theicniúil. Níl sé. Is troid pholaitiúil é gléasta suas i leatháin shonraigh.

QSFP{0}}Bhuaigh DD an cath toirte sular seoladh an chéad lasc 400G. Mar gheall ar chomhoiriúnacht siardúil le cages QSFP28, d'fhéadfadh gach oibreoir líonra uasghrádú go teoiriciúil gan an bonneagar atá ann cheana a shracadh amach. Go bhfuil ardú mór á dhéanamh “go teoiriciúil”-Chonaic mé go bhfuil innealtóirí ag caitheamh an deireadh seachtaine ar fad ag iarraidh a dhéanamh ar firmware lasc oidhreachta modúil dlúis dúbailte a aithint a oireann go fisiciúil ach nach n-iompraíonn siad go leictreach.

Tháinig OSFP ó champa Arista le páirc dhíreach: modúl níos mó, teirmeacháin níos fearr, deartha le haghaidh 400G ón tús in ionad ocht lána a bhrú isteach i gcliabhán a tógadh ar feadh ceithre cinn. Láimhseálann an heatsink comhtháite 15-20 vata gan aon allais a bhriseadh. QSFP-LL ag 12 vata? Cheana féin ag brú teorainneacha teirmeach in imscaradh ard-dlúis.

Roghnaigh an tionscal QSFP-DD ar aon nós. Bhuaigh comhoiriúnacht. Bíonn.

Ach seo an rud nach luann na hailt comparáide fachtóir foirm riamh: déantar difríochtaí toilleadh teirmeach a chomhdhlúthú go mór ar scála. Scaipeann lasc 32-port 400G lándaonra le modúil QSFP-DD timpeall 640 vata ó optaic amháin. Sin roimh an lasc ASIC, eitleán rialaithe, lucht leanúna, soláthairtí cumhachta. Táimid ag caint 1.5-2 cileavata san iomlán i chassis 1RU. Is é an t-innealtóireacht aershreafa a theastaíonn chun na modúil sin a choinneáil faoi bhun theorainneacha teochta acomhal teorainneacha ar dhearadh aeraspáis.

 

PAM4 Déanta Gach rud níos deacra

 

Ceiliúrann gach duine PAM4 as éifeachtúlacht speictreach a dhúbailt. Ní luann aon duine an tromluí innealtóireachta a chruthaigh sé.

Bhí NRZ simplí. Dhá leibhéal voltais. Seasann an comhartha do cheann nó náid. Tá oscailt amháin ar do léaráid súl. Má tá sé glan, tá tú órga.

Tarchuireann PAM4 dhá ghiotán in aghaidh an tsiombail ag baint úsáide as ceithre leibhéal aimplitiúid. Trí oscailt súl cruachta. Tá gach súl thart ar aon-trian airde súl NRZ coibhéiseach. Titeann corrlaigh an torainn. Go tobann baineann gach milliméadar de rian PCB. Cruthaíonn gach via machnamh. Éiríonn gach neamhleanúnachas impedance idir an ASIC óstach agus an cage modúl optúil ina ábhar imní iontaofachta.

Chaith mé sé mhí ag déanamh dífhabhtaithe ar imscaradh 400G nuair a bhí earráidí randamacha CRC le feiceáil ar chalafoirt ar leith. An bhunchúis? Mar gheall beagán amach-de-cheanglóir sonraí ar an gclár óstach, ní raibh ach dóthain caillteanas fillte ann chun an tsúil PAM4 is ísle a éilliú. Breá breá le haghaidh tráchta 100G. Tubaiste do 400g.

Ba é freagra an tionscail FEC éigeantach. Ní féidir leat optaic 400G PAM4 a rith gan ceartú earráide ar aghaidh-sáraíonn an BER amh na tairseacha inúsáidte. Cuireann RS(544,514) tuairim is 300 nana-soicindí foighne leis. Gan ollmhór. Ach inis é sin do bhraisle HPC a bhfuil poist MPI á reáchtáil acu, áit a mbíonn tionchar ag gach miosecondid d’fhoighne eireaball ar am críochnaithe post.

 

 

Ceapadh Silicon Photonics Sinn a shábháil

 

Fuaimeann an pháirc le haghaidh fótóinic sileacain foirfe ar pháipéar. Giaráil fiche nó tríocha bliain d'infheistíocht fab CMOS. Comhtháthaigh modhnóirí, fótabhraititheoirí, agus treoraithe tonn le sliseanna amháin. Barainneachtaí scála a bhaint amach nach bhféadfadh comhpháirteanna scoite InP agus GaAs riamh. Titeann tomhaltas cumhachta 20-30%. Sa deireadh sroicheann costais an phaireacht agus ansin gearrtar cineálacha cur chuige traidisiúnta.

Sheol Intel breis is trí mhilliún trasghlacadóir fótónach sileacain 100G. D'imscar Alibaba modúil fhótónacha sileacain 400G DR4 ar fud a líonra scamall ag tosú i 2020. Oibríonn an teicneolaíocht.

Ach tá rún salach ag an bhfótónaic sileacain: ní féidir leis na foinsí solais a bheith ina sileacain fós.

Teastaíonn léasar seachtrach uait-dísle fosfíde indiam de ghnáth-atá nasctha leis an PIC sileacain nó cúpláilte le snáithín. Cuireann an comhtháthú hibrideach sin castacht déantúsaíochta. Tá táirgeacht ag fulaingt. Is é an buntáiste costais a gheall gach duine go bhfuil glúin eile á bhrú amach i gcónaí.

I measc na gcuideachtaí atá ag dúbailt síos ar fhótóinic sileacain le haghaidh 400G tá daoine an-chliste ag déanamh geallta an-daor. B'ionann éadálacha Cisco ar Luxtera agus Acacia agus $3.26 billiún. Ní airgead buiséid T&F é sin. Sin infheistíocht bonneagair straitéisigh.

Insíonn sonraí sciar den mhargadh scéal níos casta. De réir LightCounting, is ionann modúil fhótónacha sileacain fós faoi bhun 10% de na lastais iomlána 400G in ainneoin blianta de hype. Is iad trasghlacadóirí traidisiúnta bunaithe ar EML-tá ceannasaíocht ar fheidhmchláir DR4 agus FR4. Tá an t-aistriú teicneolaíochta ag tarlú níos moille ná mar a moladh sna preaseisiúintí.

 

Cad a Folaíonn na Bileoga Sonracha Maidir le Reach

 

Is cosúil go bhfuil coinbhinsiún ainmniúcháin IEEE do optaic 400G cabhrach go dtí go ndéanann tú iarracht modúil a cheannach.

400G-SR8: 100 méadar os cionn snáithín ilmhóid. Ocht lána comhthreomhara ag 850nm. Ceart go leor do naisc laistigh-raca. Uafásach as rud ar bith eile.

400G-DR4: 500 méadar thar snáithín aonmhóid. Ceithre lána comhthreomhara ag 1310nm. Idirnascann an capall oibre don chuid is mó d’ionad sonraí.

400G-FR4: 2 chiliméadar, mód singil, tonnfhaid CWDM ilphléacsáilte ar phéire snáithíní amháin. Úsáideann sé léasair costasacha modhnaithe go seachtrach.

400G-LR4: 10 ciliméadar. Scéim tonnfhad céanna le FR4 ach le aimpliú optúil chun an raon a leathnú.

Simplí go leor. Ach amháin go n-imríonn monaróirí go tapa agus go scaoilte leis na hainmniúcháin seo i gcónaí.

Feicthe agam modúil "DR4-comhoiriúnach" a bhuail 500 méadar faoi choinníollacha saotharlainne agus a theipeann ar 300 méadar le gléasra snáithíní iarbhír a bhfuil caillteanas cónascaire beagán ardaithe acu. Deir an spec 500 méadar le buiséad nasc 7dB. Oibríonn an mata amach go foirfe ag glacadh leis naisc pristine i ngach áit. Áirítear leis an réaltacht chónaisc salach, splices neamhfhoirfe, agus ritheann snáithíní a ghlac cosán beagán níos faide tríd an uasteorainn ná mar a léirigh na líníochtaí bainistíochta cábla.

Is leor an sroicheadh ​​2km FR4 go dtí go bhfuil tú ag nascadh foirgnimh ar champas agus go bhfaighidh tú amach go bhfuil do chosán snáithíneach 2.3 ciliméadar. Anois tá modúil LR4 ag teastáil uait ag trí oiread an chostais, nó éiríonn tú cruthaitheach le aimpliú, nó glacann tú leis nach n-oibreoidh an nasc seo i ndáiríre.

 

Cinneadh DR4 versus FR4

 

Baineann an ceann seo le fíor-imscaradh agus ní mhíníonn aon duine go maith é.

Úsáideann DR4 ceithre shnáithín comhthreomhara le haghaidh tarchurtha agus ceithre shnáithín chun glactha. Ocht snáithíní san iomlán. Ceanglóir MPO-12 le ceithre shuíomh gan úsáid. Sroicheann uasta 500 méadar. Tomhaltas cumhachta de ghnáth 8-10 vata. Cosnaíonn an modúl thart ar 60% den choibhéis FR4.

Úsáideann FR4 ilphléacsáil rannán tonnfhad chun na ceithre lána go léir a chur ar phéire snáithín amháin. Cónascaire Duplex LC. Sroicheann uasta 2 chiliméadar. Tomhaltas cumhachta de ghnáth 10-12 vata. Praghsáil préimhe toisc nach bhfuil léasair EML saor.

Cinneann an topology snáithín gach rud.

Ionad sonraí Greenfield le cáblaí struchtúrtha a shonraíonn tú? Déanann snáithín comhthreomhar ciall. Rith cáblaí trunk MPO idir sraitheanna. Bain úsáid as DR4 i ngach áit. Déanann costas optaic níos ísle an snáithín breise a fhritháireamh.

Timpeallacht athfhorbraíochta le gléasra snáithíní déphléacsacha atá ann cheana féin? FR4 nó má tá tú ag tarraingt cábla nua.

Timpeallacht mheasctha le roinnt raonta comhthreomhara agus roinnt gléasra oidhreachta déphléacsacha? Fáilte go dtí an nightmare comhoiriúnachta. Feicfidh tú deireadh suas leis an dá chineál modúl, stíleanna cónascaire éagsúla, agus ar a laghad comh-aireachta amháin nuair a d'úsáid duine éigin an téad paiste mícheart agus chaith ceithre huaire an chloig fabhtcheartaithe foláirimh "nasc síos".

 

An Cheist Breakout

 

Tá ceithre lána 100G i modúl 400G-DR4. Feidhmíonn gach lána go neamhspleách ag an gciseal optúil. Cumasaíonn sé seo ar leithligh-portáil lasc 400G amháin a nascadh le ceithre ghléas 100G ar leith ag baint úsáide as cóimeáil snáithíní ar leithligh.

Fuaime an eacnamaíocht láidir. Port 400G amháin. Ceithre fhreastalaí 100G. Níl gá le calafoirt lasc breise.

Tá an réaltacht níos casta.

Ní thacaíonn Switch ASICs le cumraíochtaí ar leithligh treallach i gcónaí. Éilíonn roinnt ardán firmware ar leith. Ní cheadaíonn cuid eile ach briseadh amach ar ghrúpaí áirithe poirt. Feidhmíonn roinnt acu miondealú i gcrua-earraí ach ní nochtann an chairn bogearraí an rogha cumraíochta.

Níos measa: cruthaíonn cáblaí briste amach tromluí tacaíochta. An é an modúl 400G, an tionól briseadh amach, nó ceann de na ceithre chalafoirt gléas 100G an fhadhb? Chun Fabhtcheartú a dhéanamh is gá cáblaí a mhalartú, gach cos a thástáil go neamhspleách, agus tá an cheist in-atáirgthe ag guí.

Tá eagraíochtaí feicthe agam ag caighdeánú ar 100G dúchais i ngach áit go sonrach chun castacht briseadh amach a sheachaint. Cosnaíonn an optaic níos mó. Fulaingíonn dlús an chalafoirt lasc. Ach Bhuaigh an simplíocht oibriúcháin.

 

 

Réaltacht Tomhaltas Cumhachta

 

Liostaíonn gach bileog sonraí modúl 400G tomhaltas cumhachta. Tá na huimhreacha cruinn go teicniúil agus beagnach gan úsáid.

Seans go sonraíodh QSFP-DD DR4 ag 8.5 vata tipiciúil. Sin é an modúl ag tarraingt ó iarnród 3.3V an lasc faoi ghnáthchoinníollacha oibriúcháin. Ní chuimsíonn sé an chumhacht bhreise a ídíonn an lasc ASIC ag tiomáint na n-ocht lána 50G PAM4 sin. Ní chuireann sé san áireamh an forchostas bainistíochta teirmeach-lucht leanúna níos cumhachtaí, sreabhadh aeir breise, b'fhéidir fuarú breise.

Ag 32 calafort in aghaidh an lasc, comhdhéanann an difríocht idir modúil 8 vata agus 12 vata go 128 vata. Ní rud fánach é sin agus tú ag pleanáil dáileadh cumhachta do shraith iomlán racaí.

Ní mhéadaíonn an t-aistriú ó 100G go 400G tomhaltas cumhachta faoi cheathair in aghaidh an phoirt-cabhraíonn na gnóthachain éifeachtúlachta ó chomhtháthú agus feabhsuithe DSP. Ach mhéadaigh an chumhacht chomhiomlán in aghaidh an lasc go hiomlán. Tá ionaid sonraí a phleanáil bonneagar leictreach agus fuaraithe timpeall 100G dlúis ag fáil amach srianta acmhainne agus iad ag uasghrádú go 400G ag an daonra iomlán.

 

Ní Dénártha í Comhoiriúnacht

 

Is breá le díoltóirí a bheith ag éileamh "ag luí le gach ardán lasc mór." Tá an ráiteas seo inchosanta go teicniúil agus beagnach míthreorach.

Braitheann comhoiriúnacht modúl optúil ar níos mó ná oiriúnacht fhisiceach agus comharthaíocht leictreach. Athraíonn prótacail DOM (Faireachán Optúil Digiteach) idir díoltóirí. Tá dóthain solúbthachta ag cur chun feidhme CMIS (Sonraíocht Chomhéadain Bhainistíochta Choiteann) ionas go bhféadfadh sé nach n-oibríonn dhá chur chun feidhme “chomhlíontacha” idirghníomhú glan. Seiceálann roinnt lasca cóid aitheantais an díoltóra agus diúltaíonn siad modúil neamhaitheanta a lasadh go hiomlán.

Phléasc an margadh liath le haghaidh optaic “comhoiriúnach” 400G go beacht toisc go gcosnaíonn-modúil ainm branda 3-5x níos mó ná roghanna eile tríú páirtí. Oibríonn cuid de na roghanna eile sin go neamhbhalbh. Cruthaíonn daoine eile fadhbanna caolchúiseacha nach dtagann chun solais ach faoi phatrúin tráchta ar leith nó tar éis a bheith ag rith ar feadh seachtainí.

Tá tástáil phearsanta déanta agam ar mhodúil tríú páirtí 400G DR4 a d’éirigh thar gach tomhas comhlíonta sa tsaotharlann agus a chaith earráidí FEC do-cheartaithe ag 2% den trácht faoi ualach táirgeachta. Sháraigh an teocht laistigh den mhodúl faoi oibríocht bandaleithead ard marthanach an méid a d'fhéadfadh na comhpháirteanna optúla a láimhseáil. D'oibrigh an modúl. Go dtí nach raibh.

 

Cad a chiallaíonn 800G le haghaidh 400G

 

Tá an t-aistriú 800G ar siúl cheana féin. Tá Hyperscalers ag imscaradh 800G inniu. Leanfaidh an chuid eile den tionscal laistigh de 18-24 mí.

Ní théann sé seo as feidhm 400G-a sheolfar na modúil ar feadh na mblianta-ach athraíonn sé an eacnamaíocht.

Úsáideann 800G ocht lána 100G in ionad ocht lána 50G 400G. Modhnú PAM4 céanna, ráta siombaile níos airde in aghaidh an lána. Éiríonn an fhisic níos deacra. Brúigh clúdaigh theirmeach i dtreo 20-25 vata in aghaidh an mhodúil. Éiríonn buntáiste seomra cloiginn teirmeach OSFP níos ábhartha ag na leibhéil chumhachta seo.

Níos tábhachtaí fós, is féidir le modúil 800G briseadh amach go cumraíochtaí dé 400G. Soláthraíonn modúl 800G-2xDR4 amháin dhá nasc neamhspleách 400G. I gcás timpeallachtaí le riachtanais mheasctha 400G agus 800G, simplíonn an cumas briste seo bainistíocht fardail.

Tá 400G den chuid is mó ag na hoibreoirí lárionad sonraí a mbím ag caint leo le haghaidh nascacht dhromlaigh duille agus iad ag déanamh meastóireachta ar 800G le haghaidh braisle GPU a idirnasc nuair is tábhachtaí an dlús bandaleithead. Cuireann na hualaí oibre oiliúna AI leis na-go-bpatrún cumarsáide go léir béim i ndáiríre ar naisc 400G ar bhealaí nach ndearna trácht traidisiúnta ó thuaidh{-ó dheas riamh.

 

An Co-Pacáiste Optics Horizon

 

Tá a fhios ag gach duine sa tionscal go bhfuil CPO ag teacht. Transceivers optúla comhtháite go díreach le lasc ASICs. Uimh modúil pluggable ar chor ar bith. Titeann tomhaltas cumhachta ó 15 picojoule in aghaidh an ghiotán go b'fhéidir 5, b'fhéidir faoi bhun 1 picojoule de réir mar a aibíonn an teicneolaíocht.

Tá pleananna CPO fógartha ag NVIDIA do chrua-earraí 2025/2026. Tá fréamhshamhlacha léirithe ag Meta agus Microsoft. Tá OIF ag caighdeánú comhéadain.

Ní hé an cheist an dtarlaíonn OCÉ. Is éard atá i gceist le cibé an dtarlaíonn sé tapa go leor le hábhar a thabhairt do do thimthriall pleanála reatha.

Mo léamh: is mó optaic inphlugáilte trí 2028 ar a laghad don chuid is mó d’imscaradh. D'fhéadfadh CPO a bheith le feiceáil i bhfoirgnimh saincheaptha hyperscaler níos luaithe. Tá solúbthacht oibriúcháin na modúl te-inmhalartaithe{-an cumas snáthoptaice teipthe a athsholáthar gan lasc a mhúchadh-tábhachtach do thimpeallachtaí nach bhfuil N+1 iomarcaíochta ann i ngach áit.

Pleanáil le haghaidh 400G agus 800G pluggable inniu. Buiséad do mheasúnú OCÉ i dtrí bliana. Ná lig do shleamhnáin treochlár an díoltóra línte ama a luathú nach féidir leis an réaltacht déantúsaíochta tacú leo.

 

Treoir Phraiticiúil a Chuidíonn I ndáiríre

 

Maidir le foirgnimh nua: caighdeánaigh ar DR4 le bonneagar snáithín comhthreomhar. Na coigilteas costais thar cumaisc FR4 ar fud na mílte modúl. Déan cumhacht agus fuarú a phleanáil le haghaidh 10 vata in aghaidh an mhodúil fiú má gheallann bileoga sonraí 8.

Le haghaidh uasghráduithe: déan iniúchadh ar do ghléasra snáithíní atá ann cheana féin go obsessive. Bíodh an caillteanas tomhaiste iarbhír ar gach mír ar eolas agat. Faigh amach na sáruithe ar theorainn 400-méadar DR4 sula dtagann do optaic.

Maidir le braislí AI: is é 800G an freagra ceart cheana féin. Tugann na héilimh bandaleithead údar leis an bpréimh. Ná leath-céim go 400G má éiríonn le d’ualaí oibre é i gceann 18 mí.

Do gach duine: déan tástáil leathan ar optaic tríú páirtí roimh imscaradh toirte. Tá na coigilteas costais fíor. Is amhlaidh atá na teipeanna. Bailíochtaigh le do ardáin lasc ar leith faoi ualach réalaíoch sula ngeall tú dollar fardail.

Oibríonn an teicneolaíocht. Seoladh fiche milliún modúl 400G agus 800G in 2024 ar chúis. Ach is gá aird a thabhairt ar shonraí a fhágann go bhfuil bileoga sonraí agus ábhair mhargaíochta ar lár go caothúil don aistriú ó 100G. Is cuma leis an bhfisic faoi d'amlíne imscartha.