Marktausblick für optische 400G-Module und Switch-Technologie

Im Jahr 2020 ist der Ethernet-Markt für 100G-Rechenzentren in vollem Gange, der das Hauptschlachtfeld für die großen Hersteller optischer Module darstellt. Mit zunehmender Reife der 100G-Serienprodukte großer Hersteller steigt das Versandvolumen. Diese Produkte reichen von traditionellen III-V-Lösungen bis hin zu Silizium-Photonik. Die technische Schwelle von 100G wurde überschritten, und es ist zum Mainstream und zur ersten Wahl für die starke Nachfrage nach Rechenzentren geworden. Es ist nicht mehr gleichbedeutend mit optischen High-End-Modulen. Die Technologie schreitet schnell voran, und es wird erwartet, dass optische 400G-Module die wachsenden Bandbreitenanforderungen von ultragroßen Rechenzentren erfüllen. Das optische 400G-Modul ist weithin als eine Lösung anerkannt, die Bandbreitenkosten effektiv reduzieren kann.

Das vom CAICT China Institute of Information and Communication veröffentlichte 2020 Data Center White Paper prognostiziert, dass optische 400G-Module im Jahr 2022 in großem Umfang eingesetzt werden.

1. Robuste Nachfrage foder optische Module in ter Markt

Laut ODCC-Statistiken ist der Einsatz von Mikromodul-Rechenzentren von 300 Einheiten im Jahr 2013 auf 4,500 Einheiten bis Ende 2017 gestiegen, was mehr als 50,000 20-A-Rack-Größen entspricht. Vorgefertigte modulare Rechenzentren haben die Bereitstellung von 9,100 40-A-Komplettschränken abgeschlossen, was 18,000 20-A-Standardschränken entspricht.

Das modulare Rechenzentrum hat die Bereitstellung von etwa 70,000 Standard-Racks mit einer Kapazität von über 1 Million Servern abgeschlossen. In den letzten 6 Betriebsjahren wurde der durchschnittliche PUE-Wert um 0.2–0.4 und die Betriebskosten um 20–40 % gesenkt. Der Effekt von Energieeinsparung und Kostensenkung ist sehr offensichtlich, was eine starke treibende und führende Wirkung auf die Modularisierung und Ökologisierung der Rechenzentrumsbranche hat.

400G QSFP-DD SR8

Mehr als 10 Unternehmen, darunter Arista Networks, DELL, EdgeCore, Mellanox und FiberMall, präsentierten auf der OFC 400 optische 2020G-Module. Derzeit haben einige Unternehmen bereits optische 400G-Module für Mustertests verschickt und verfügen über die Kapazität für die Massenproduktion. Es wird erwartet, dass optische 400G-Module im Jahr 2022 in großem Umfang eingesetzt werden.

2. Marktaussichten für optische 400G-Module

Als Lösung für das optische 400G-Modul im Rechenzentrum sind OSFP und QSFP-DD die beiden Hauptverpackungsformen. OSFP und QSFP-DD bieten außerdem acht Übertragungskanäle auf der elektrischen Schnittstelle und unterstützen ein 25-GBaud-PAM4-Signal (50 Gb/s), sodass eine Signalübertragung von 8 x 50 Gb/s = 400 Gb/s erreicht werden kann.

Das OSFP ist etwas breiter und länger als das QSFP-DD und nimmt somit mehr PCB-Oberfläche des Schalters ein. Jedes 1U-Panel eines Switches unterstützt 32 Ports für OSFP und 36 Ports für QSFP-DD. Daher kann QSFP-DD in Bezug auf die Bandbreitenkapazität des Switches vier weitere Ports bereitstellen. QSFP-DD ist auch abwärtskompatibel mit QSFP und QSFP28.

Aus diesen beiden Blickwinkeln scheint die Zukunft von QSFP-DD rosiger. Die kleinere Größe des QSFP-DD-Gehäuses stellt jedoch höhere Anforderungen an das Moduldesign, was höhere Anforderungen an die interne Geräteverpackung des Moduls, die Modulleistung, den Stromverbrauch und die Ausbeute stellt, was zu einem Anstieg der Modulkosten führen kann. Derzeit haben unterschiedliche Kundengruppen Bedarf an beiden Paketen und es ist schwer zu erkennen, welches Paket den absoluten Vorteil hat.

400G QSFP-DD FR4

Um den Anforderungen verschiedener Kunden gerecht zu werden, wurde die Entwicklung von Produkten der 400G-QSFP-DD- und OSFP-Modulfamilie durchgeführt. Es wird angenommen, dass das optische 400G-Modul in naher Zukunft einen warmen „Frühling“ einleiten wird.

Cisco hat kürzlich vier 400-GbE-Modelle zu seiner Nexus-Familie von Ethernet-Switches hinzugefügt und angekündigt, dass sie im Laufe des Jahres Feldtests unterzogen werden und voraussichtlich in der ersten Hälfte des nächsten Jahres in den Handel kommen werden. Broadcom hat außerdem den 400G PAM-4 PHY-Chip BCM87400 herausgebracht. Es scheint, dass die Ära von 400G kommt.

3. Ciscos LTest Nexus400G SHexe

Die 400G-Switches von Cisco tun nicht nur off„Er Kunden bieten höhere Tarife und leistungsstarke Funktionen“, sagte Roland Acra, Senior VP, General Manager, Data Center Business, Cisco. Dazu gehören Funktionen wie ultraschnelle Richtlinien, Segmentierung und Whitelisting, Echtzeit-Sichtbarkeit von Paketen, Datenflüssen und Ereignissen, intelligente Pufferung für Big-Data- und Machine-Learning-Workloads und die Möglichkeit, kritischen Datenverkehr nach Bedarf zu priorisieren, um die Anforderungen von zu erfüllen moderne datengesteuerte Workloads und Cloud-Umgebungen. Diese 400G-Modelle Setzen Sie auch die ultraschnelle Richtlinie, Trennung, Pakettransparenz in Echtzeit und viele andere Funktionen des Nexus-Switches fort.

• Nexus 9316D-GX, ein Switch mit 1 HE und 16 Ports, der sich gut in die Ridge-Anwendungen der Application Centric Architecture ACI einfügt.

• Nexus 93600CD-GX, 1RU, 28 Ports 100 GbE und 8 Ports 400 GbE, die Spine-Leaf-Architektur-Leaf-Anwendungen unterstützen.

• Nexus 3408-S, 4 HE, 8 Steckplätze, unterstützt 128 100-GbE-Ports oder 32 400-GbE-Ports.
• Nexus3432D-S, 1 HE, 32 Ports 10/40/100/400 GbE und Fan-out 2 x 200 GbE und 4 x 50/100 GbE.

Der neue Nexus-Switch von Cisco offist die umfassendste und anpassbarste Möglichkeit für Kunden, 400G zu nutzen. Zu seinen Vorteilen gehören:

Gebaut für die anspruchsvollsten Umgebungen: Der neue 400G-Switch wurde entwickelt, um die leistungsstarken Funktionen, für die das Nexus-Switch-Portfolio bekannt ist, bei voller Leitungsgeschwindigkeit bereitzustellen. Dazu gehören fortschrittliche Telemetrie für tiefere Anwendungstransparenz, Echtzeitanalysen und Fehlerbehebungsfunktionen sowie intelligente Caching-Funktionen, die speziell auf die laterale Skalierung des Anwendungsdatenverkehrs abgestimmt sind.

Darüber hinaus können Kunden den Switch mit Ciscos führender Application Centric Infrastructure (ACI), Tetration und Cisco Network Assurance Engine integrieren. Dies wird ihnen helfen, die Anwendungsagilität weiter zu steigern, die Sicherheit und Automatisierung von Rechenzentren zu verbessern und 400G-Fähigkeiten in absichtsbasierte Netzwerke zu bringen.

Entwickelt, um den Kunden Wahlmöglichkeiten und herausragende Flexibilität zu bieten: Flexible Bereitstellungsoptionen ermöglichen es Unternehmen jeder Größe, ihre spezifischen Anforderungen und Workloads problemlos zu erfüllen. Ganz gleich, ob es sich um ein Internetunternehmen, ein hochdichtes operatives oder absichtsbasiertes Netzwerk oder eine speziell entwickelte Anwendung handelt, Kunden können die am besten geeignete Option für ihre Anforderungen auswählen.

Langlebigkeit: Cisco arbeitet aktiv mit Partnern und Drittanbietern zusammen, um die Standardisierung und Interoperabilität für 400G voranzutreiben. Cisco hat mit Verbindungs- und Testlösungspartnern zusammengearbeitet, um kostengünstige optische 100G-Lambda-Module für 400G in kürzlich durchgeführten Interoperabilitätstests der 400G-Industrie zu demonstrieren.

Cisco wird frühe Feldversuche (EFT) mit Kunden im Dezember 2018 beginnen und IT-Organisationen Planungszeit geben, um die Versuche so bald wie möglich zu starten. Die neuen Cisco Nexus Switches wurden im ersten Halbjahr 2019 vollständig verfügbar.

Broadcom 400G PAM-4 PHY-Chip

In der Zwischenzeit stellte Broadcom nach der vorherigen Ankündigung, dass sein TomaHawk 12.8 3GbE-Switching-Chip mit 400 Tbit/s in die Serienproduktion eingetreten ist, am 8. November seinen 7-nm-400G-PAM4PHY-Chip, den BCM87400, für Rechenzentrums- und Cloud-Architekturen vor. Der Chip basiert auf dem neuesten 7-nm-Centenario von Broadcom 112G PAM-4 DSP-Plattform und offEr verfügt über ein erstklassiges 400G 8:4-Getriebe und eine Leistung mit geringem Stromverbrauch, um 400-GbE-Verbindungsbereitstellungen in Super-Rechenzentren und Cloud-Netzwerken zu gewährleisten.

Die Gerätefamilie BCM87400 verfügt über die branchenweit leistungsstärkste und stromsparendste Single-Chip-400-GbE-PAM4-PHY-Transceiver-Plattform, die 56-GBaud-basierte 112-Gb/s-PAM4-Quad-Kanäle in DR4/FR4/LR4-Glasfaserverbindungen ansteuern kann.

Im 400-GbE-Modus kann der BCM87400 53 Gb/s (26 Gbaud PAM4-basiert) acht Kanäle in 106 Gb/s (53 Gbaud PAM4-basiert) vier Kanäle auf der Systemseite konvertieren. Der BCM87400 ergänzt die marktführende PAM4-PHY-Technologieplattform und ist der erste, der ein effektives Beispiel eines 400G-PAM-4-PHY-Transceivers demonstriert, der auf einem 7-nm-CMOS-Prozess arbeitet.

Weitere Funktionen des Modells BCM87400

1. „Branchenführende“ DSP-Leistung und Leistung sorgen dafür, dass das optische DR4/FR4-Modul die IEEE-Standards und MSA-Spezifikationen erfüllt.
2. Unterstützt das optische DR/FR-Modul für herkömmliche Switch-Anwendungen
3. Kundenschnittstellen entsprechen den CEI-28G/56G LR-Spezifikationen und unterstützen Fernkanäle (LR).
4. 4. Entspricht dem IEEE 802.3bs-Standard KP4 und dem End-to-End-FEC-Bypass-Betrieb
5. Eine PAM4-Architektur, die mehrere optische Fronten wie EMLDML und Silizium-Photonik unterstützt
6. Die Interoperabilität von Switch-ASICs und ASSPs von Broadcom kann durch die Verwendung von 28-GBaud-PAM4- und NRZ-SerDes-Architekturen optimiert werden.

Anwendungsgebiet:

1. Ultra großes Cloud-Rechenzentrumsnetzwerk
2. Kabelgebundene Infrastruktur
3. Optisches QSFP-DD/PSFP-Modul mit 400 Gbit/s