Evolutionsroute des optischen 800G-OSFP-Moduls

Route 1: EML-Route

Das optische 800G-DR8-OSFP-Modul verwendet acht 100G-EML-Laser mit einer großen Anzahl von Lasern und hohen Kosten, was eine der ausgereiftesten Lösungen der aktuellen Technologie darstellt. Es wird erwartet, dass dies in Zukunft realisiert wird 800G DR4 OSFP, die Anzahl der Laser halbieren, die Kosten senken und langfristig voraussichtlich nahe am Preis optischer 400G-Module liegen.

Route 2: Silizium Photonics Straße

Die 800G-Siliziumphotonik verwendet derzeit eine Dual-Laser-Antriebslösung, die die aktuelle 400G-DR4-Lösung wiederverwendet. Die Kosten sind niedriger als beim EML-Programm. Zukünftig wird daraus ein Einzellaser-Antriebsschema entwickelt, bei dem ein Dünnschicht-Lithiumniobat-Modulator zur Reduzierung des optischen Pfadverlusts zum Einsatz kommt. Es kann ein einzelner CW-Laser realisiert werden, der 8 optische Signale ansteuert. Es befindet sich noch im Musterstadium, der Zeitpunkt der Massenproduktion steht noch nicht fest.

Es wird erwartet, dass die Silizium-Photonik-Einzellaser-Lösung im Jahr 2025 die Massenproduktion erreichen wird. Bis dahin werden die Kosten für das optische 800G-DR8-Silizium-Modul weiter gesenkt, aber der Mainstream ist immer noch ein Dual-Laser-Silizium-Photonik-System.

800G 2xFR4 OSFP Evolution Route

Der 800G 2xFR4 verwendet 2 Sätze CWDM 4G EML-Laser mit 100 Wellenlängen, wobei jeder Satz 4 Laser enthält. In Zukunft wird es sich zu FR4 mit 4 CWDM-Wellenlängen-200G-EML-Lasern weiterentwickeln.

Parce que 800GFR4 Während für die Silizium-Photonik-Lösung 4-Wellenlängen-CWDM-Laser erforderlich sind, müssen auch 4-Wellenlängen-CWDM-Laser verwendet werden. Daher bietet das Silizium-Photonik-System keinen Kostenvorteil. Der Mainstream ist das EML-System, und derzeit beschäftigt sich kein Hersteller mit dem Silizium-Photonik-System.

800G SR8 OSFP Evolution Route

Der 800G SR8 verwendet 8 VCSEL-Laser mit einer Übertragungsentfernung von 50 m (OM3). Aufgrund der kurzen Entfernung sind die Anwendungsszenarien eingeschränkter als bei 400G SR8. Durch den Vergleich der Übertragungsentfernung von optischen 10G-, 25G-, 50G- und 100G-SR-Transceivermodulen können wir erkennen, dass die Übertragungsentfernung umso kürzer ist, je höher die Einzelkanalrate des VCSEL-Lasers ist.

Da die Einkanalrate optischer Module immer höher wird, ist VCSEL in eine Engpassphase geraten. Es wird erwartet, dass bis zur Ära der optischen 1.6T-Module, wenn die 1.6 T optisches Modul Wird ein VCSEL-Laser verwendet, wird die Distanz noch weiter verkürzt. Für die Kunden ist die Kabellösung 1.6T aus Kostengründen die bessere Option. Daher wird erwartet, dass sich VCSEL-Laser in Zukunft vom Markt für optische 1.6T-Module zurückziehen werden.

Vom CPO zum LPO

CPO

Im Vergleich zur herkömmlichen Lösung reduziert die CPO-Lösung, wie in der obigen Abbildung zu sehen ist, einen DSP-Chip, was den Stromverbrauch und die Kosten weiter senkt. Gleichzeitig übernimmt die CPO-Lösung die Form der optoelektronischen Co-Kapselung, bei der der Schaltchip (der die optoelektronische Umwandlungsfunktion realisiert) direkt auf dem optischen Modul gekapselt wird, wodurch der elektrische Signalverlust vom Schalter zum optischen Modul reduziert und somit reduziert wird die Verzögerung und den Gesamtstromverbrauch.

Allerdings ergeben sich auch Probleme durch das optoelektronische Co-Packaging. Da der Schalterchip im optischen Modul untergebracht werden muss, stellt es ein Problem dar, ob die Verpackung durch das optische Modul oder den Schalterhersteller erfolgt. Wenn eine optoelektronische Chipgruppe defekt ist, ist es außerdem eine technische Frage, wie man sie repariert und wer sie repariert. Daher wird es mindestens drei Jahre dauern, bis die Massenproduktion und -anwendung in großem Maßstab erfolgt, oder es kann noch lange in einem konzeptionellen Zustand bleiben.

LPO

Als Alternative zur herkömmlichen Lösung hat die LPO-Lösung seit ihrer Einführung große Aufmerksamkeit erlangt. Die LPO-Lösung nutzt die Technologie des linearen LPO-Direktantriebs als Ersatz für den DSP und nutzt die TIA- und DRIVER-Chips mit hoher Linearität und EQ-Funktion, was den Stromverbrauch erheblich reduziert. Allerdings wird die Latenz verbessert und die System-BER und die Übertragungsentfernung werden geopfert. Daher wird LPO vorübergehend in bestimmten Bereichen (kurze Entfernungen) eingesetzt, kann aber in Zukunft für bis zu 500 m eingesetzt werden, um den größten Bedarf in Rechenzentren zu decken.

Die LPO-Technologie ist in hohem Maße auf die Offenheit und Verbesserung der Leistung des Switch-Chips angewiesen, wie beispielsweise beim Tomahawk5 von T51.2T bei der Signalwiederherstellung, um die Funktion zu verbessern. Insgesamt handelt es sich bei LPO als Verpackungsform für optische Module um einen sich abwärts entwickelnden Technologieweg für steckbare optische Module, der einfacher zu realisieren und deterministischer ist als die CPO-Lösung.

Zusammenfassung

• Die EML-Laserlösung wird das gängige Schema von sein 800G optische Module In den nächsten zwei Jahren wird die EML-Nachfrage deutlich steigen.
• Das Silizium-Photonik-System bietet mehr Kostenvorteile als die EML-Lösung, es gibt jedoch einige Herausforderungen für die Massenproduktion, und die langfristige Zuverlässigkeit erfordert eine weitere Überprüfung.  
• Die optischen 4X200G-800G-Module der nächsten Generation werden weitere Kostenvorteile bringen, und die langfristigen Kosten werden voraussichtlich nahe denen der optischen 400G-Module liegen.
• Optische LPO-Module haben Leistungs- und Kostenvorteile und bieten Benutzern einen Mehrwert, aber es wird einige Zeit dauern, bis sie sich eingewöhnen, da sie mit vielen technischen Herausforderungen konfrontiert sind.