طريق تطور الوحدة الضوئية 800G OSFP

الطريق 1: طريق EML

تتبنى الوحدة الضوئية 800G DR8 OSFP ثمانية أشعة ليزر 100G EML، مع عدد كبير من أشعة الليزر وتكلفة عالية، وهو أحد الحلول الأكثر نضجًا في التكنولوجيا الحالية. ومن المتوقع أن يتحقق في المستقبل 800 جرام DR4 OSFP، وخفض عدد أجهزة الليزر إلى النصف، وخفض التكلفة، وعلى المدى الطويل، من المتوقع أن يكون قريبًا من سعر الوحدات الضوئية 400G.

الطريق 2: السيليكون الضوئيات طريق

تتبنى ضوئيات السيليكون 800G حاليًا حل محرك ليزر مزدوج، والذي يعيد استخدام حل 400G DR4 الحالي. التكلفة أقل من برنامج EML. وفي المستقبل، سوف يتطور إلى مخطط قيادة أحادي الليزر، باستخدام مُعدِّل نيوبات الليثيوم ذي الأغشية الرقيقة لتقليل فقدان المسار البصري. يمكنه تحقيق ليزر CW واحد يقود 8 إشارات ضوئية. لا يزال في مرحلة العينة، ولم يتم تحديد وقت الإنتاج الضخم.

من المتوقع أن يحقق حل الليزر الفردي لضوئيات السيليكون إنتاجًا ضخمًا في عام 2025. وبحلول ذلك الوقت، سيتم تخفيض تكلفة الوحدة الضوئية للسيليكون 800G DR8 بشكل أكبر، ولكن الاتجاه السائد لا يزال مخططًا لضوئيات السيليكون ثنائية الليزر.

طريق تطور 800G 2xFR4 OSFP

يستخدم 800G 2xFR4 مجموعتين من أشعة الليزر CWDM 2G EML ذات 4 أطوال موجية، تحتوي كل مجموعة على 100 أشعة ليزر. في المستقبل، سوف يتطور إلى FR4 باستخدام 4 ليزر CWDM بطول موجة 4G EML.

لأن 800 جرام FR4 يتطلب ليزر CWDM ذو 4 أطوال موجية، وسيحتاج حل الضوئيات السيليكون أيضًا إلى استخدام ليزر CWDM ذو 4 أطوال موجية. ولذلك، فإن مخطط الضوئيات السيليكون ليس لديه ميزة من حيث التكلفة. الاتجاه السائد هو مخطط EML، ولا يدرس أي مصنع مخطط ضوئيات السيليكون في الوقت الحالي.

طريق تطور 800G SR8 OSFP

يستخدم 800G SR8 8 أشعة ليزر VCSEL بمسافة إرسال تبلغ 50 مترًا (OM3). نظرًا لقصر المسافة، تكون سيناريوهات التطبيق محدودة أكثر من 400 جيجا SR8. من خلال مقارنة مسافة الإرسال لوحدات الإرسال والاستقبال الضوئية 10G و25G و50G و100G SR، يمكننا أن نرى أنه كلما ارتفع معدل القناة الواحدة لليزر VCSEL، كلما قصرت مسافة الإرسال.

نظرًا لأن معدل القناة الواحدة للوحدات الضوئية أصبح أعلى فأعلى، فقد دخلت VCSEL فترة عنق الزجاجة. ومن المتوقع أنه بحلول وقت عصر الوحدة الضوئية 1.6T، إذا كان 1.6T وحدة بصرية باستخدام ليزر VCSEL، سيتم تقصير المسافة بشكل أكبر. بالنسبة لاختيار العملاء، سيكون حل الكابل 1.6T خيارًا أفضل من حيث التكلفة. لذلك، من المتوقع أن ينسحب ليزر VCSEL من سوق الوحدات الضوئية 1.6T في المستقبل.

من CPO إلى LPO

إدارة الموارد البشرية

بالمقارنة مع الحل التقليدي، كما هو موضح في الشكل أعلاه، فإن حل CPO يقلل من شريحة DSP واحدة، مما يقلل بشكل أكبر من استهلاك الطاقة والتكلفة. في الوقت نفسه، يعتمد حل CPO شكل التغليف المشترك الإلكتروني البصري، حيث يقوم بتغليف شريحة التبديل مباشرة (التي تحقق وظيفة التحويل الإلكتروني البصري) على الوحدة الضوئية، مما يقلل من فقدان الإشارة الكهربائية من المفتاح إلى الوحدة الضوئية، وبالتالي تقليل التأخير واستهلاك الطاقة الإجمالي.

ومع ذلك، تنشأ مشاكل أيضًا بسبب التغليف المشترك الإلكتروني البصري. نظرًا لأنه يجب تعبئة شريحة التبديل في الوحدة الضوئية، تصبح مشكلة ما إذا كانت عملية التغليف تتم بواسطة الوحدة الضوئية أو الشركة المصنعة للمحول. أيضًا، في حالة تعطل إحدى مجموعات الشرائح الإلكترونية الضوئية، فإن كيفية إصلاحها ومن سيقوم بإصلاحها هي مشكلات فنية. لذلك، سيستغرق الإنتاج والتطبيق على نطاق واسع ثلاث سنوات على الأقل، أو قد يظل في حالة مفاهيمية لفترة طويلة.

LPO

كبديل للحل التقليدي، اكتسب حل LPO اهتمامًا واسع النطاق منذ إطلاقه. يستخدم حل LPO تقنية محرك LPO الخطي المباشر لاستبدال DSP، ويستخدم شرائح TIA وDRIVER ذات الخطية العالية ووظيفة EQ، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة. ومع ذلك، تم تحسين الكمون والتضحية بمعدل خطأ البتات (BER) للنظام ومسافة الإرسال. ولذلك، يتم استخدام LPO مؤقتًا في مناطق محددة (مسافة قصيرة) ولكن يمكن استخدامه في المستقبل لمسافة تصل إلى 500 متر لتلبية الطلب الأكبر في مراكز البيانات.

تعتمد تقنية LPO بشكل كبير على انفتاح وتحسين أداء شريحة التبديل، مثل Tomahawk5 من T51.2T في استعادة الإشارة لتحسين الوظيفة. بشكل عام، يعد LPO، كشكل من أشكال التغليف للوحدات الضوئية، طريقًا تكنولوجيًا تطوريًا تنازليًا للوحدات الضوئية القابلة للتوصيل، وهو أسهل في تحقيقه وأكثر حتمية من حل CPO.

نبذة عامة

• سيكون حل الليزر EML هو المخطط السائد وحدات بصرية 800G في العامين المقبلين، وسيزداد الطلب على EML بشكل كبير.
• يتمتع نظام الضوئيات السيليكوني بمزايا تكلفة أكبر من حل EML، ولكن هناك بعض التحديات التي تواجه الإنتاج الضخم، وتحتاج الموثوقية على المدى الطويل إلى مزيد من التحقق.  
• ستوفر الوحدات الضوئية من الجيل التالي 4X200G 800G المزيد من مزايا التكلفة، ومن المتوقع أن تكون التكلفة على المدى الطويل قريبة من تكلفة الوحدات الضوئية 400G.
• تتمتع الوحدات الضوئية LPO بمزايا الطاقة والتكلفة وتجلب قيمة للمستخدمين، ولكن الأمر سيستغرق بعض الوقت حتى تستقر لأنها تواجه العديد من التحديات التقنية.