Module LPO : permettant un faible coût et une latence pour 400G et 800G

Le débit de données des puces de commutation entraîne l'augmentation de la vitesse du SerDes, ce qui entraîne également une consommation d'énergie plus élevée du SerDes. SerDes est le composant principal des périphériques réseau, responsable de la connexion des modules optiques et des puces de commutation réseau. Il convertit les données parallèles émises par la puce de commutation en données série pour la transmission. À la réception, il reconvertit les données série en données parallèles. À l'ère des 102.4 Tbps, la vitesse du SerDes doit atteindre 224 Go et la consommation électrique de la puce SerDes devrait atteindre 300 W. En raison des limites de la technologie des matériaux PCB, lorsque la vitesse du SerDes augmente, la distance de transmission du signal sera raccourcie en conséquence pour garantir une transmission du signal de haute qualité. Lorsque la vitesse SerDes atteint 224G, il ne peut prendre en charge qu'une distance de transmission maximale de 5 à 6 pouces, ce qui nécessite de raccourcir davantage la distance d'emballage entre la puce de commutation et le module optique.

Dans la tendance actuelle à rechercher des économies d'énergie et une réduction de la consommation des modules optiques, l'industrie recherche de nouvelles méthodes pour réduire la consommation électrique globale des quatre composants principaux : le pilote, le modulateur, le laser et l'interface électrique. En ce qui concerne la technologie des pilotes, le schéma LPO avec entraînement linéaire signifie qu'il peut s'appuyer entièrement sur des composants analogiques linéaires dans la liaison de transmission de données, sans avoir besoin de puces DSP (processeur de signal numérique) ou CDR (récupération de données d'horloge) complexes supplémentaires. ce qui peut efficacement éviter la charge de consommation d'énergie supplémentaire causée par ces deux types de puces.

LPO, ou module optique enfichable basé sur la technologie de puce de pilote linéaire, est une innovation optimisée du module Ethernet traditionnel enfichable à chaud avec une conception DSP. Le populaire 200G, 400G, et même les produits 800G utilisent principalement la technologie PAM4 combinée à des puces DSP pour obtenir une récupération et une transmission précises de signaux à haute vitesse et haute densité. Bien que le DSP dispose d'une puissante fonction de récupération de signal, qui peut réduire efficacement le taux d'erreur sur les bits, compenser la dispersion, filtrer le bruit, supprimer les interférences non linéaires et d'autres problèmes, il est confronté à son coût élevé, sa latence importante, sa consommation d'énergie élevée et problème évident de dissipation thermique. En revanche, la technologie LPO améliore considérablement la linéarité du signal en choisissant des puces TIA (amplificateur de transimpédance) et pilotes plus performantes, éliminant ainsi le DSP dans le module haute vitesse, réduisant ainsi la consommation électrique globale du module, bien que ce changement puisse affecter dans une certaine mesure le taux d'erreur binaire du système et les performances de distance de transmission maximale.

Dans les applications pratiques, le signal de la puce principale du commutateur au module optique produira inévitablement une perte, la perte du signal haute fréquence étant plus importante que la basse fréquence. Cette transmission se produit sur le fil de cuivre de la carte PCB, affectée par « l'effet peau », entraînant une perte naturelle accrue. Pour compenser cette perte, le DFE (égaliseur à retour de décision), le CDR et d'autres méthodes de compensation « non linéaires » sont généralement utilisés pour améliorer la qualité du signal. Et la puce DSP utilise un algorithme numérique avancé, qui peut parfaitement accomplir cette tâche, mais cela signifie également une charge de fonctionnement non linéaire plus élevée, augmentant ainsi la consommation d'énergie et la latence. L'idée centrale de la technologie LPO est de transférer le travail complexe de réparation du signal initialement entrepris par DSP au niveau du système de commutation et de laisser le module optique lui-même configurer uniquement un simple CTLE (égaliseur linéaire à temps continu), spécialement conçu pour l'atténuation du signal causée par les caractéristiques du canal de transmission pour assurer le gain du signal dans la plage DC et AC.

Le principal défi de Technologie LPO est le développement et l'application de puces électroniques, plus adaptées aux scénarios de connexion à courte distance. Les principaux fournisseurs mondiaux de puces électroniques tels que Macom, Semtech et Molex ont apporté d'importantes contributions dans ce domaine. Étant donné que la technologie LPO abandonne les performances avancées de récupération de signal fournies par DSP, son champ d'application se concentre principalement sur les connexions à courte distance au sein du centre de données, comme la distance entre le serveur et le commutateur supérieur de rack ne dépassant pas 50 mètres. Cependant, avec la demande croissante de 800G modules optiques rapides, la technologie LPO devrait gagner une plus grande part de marché en raison de ses excellentes caractéristiques d'économie d'énergie et de ses avantages en termes de coûts. Dans le même temps, l'amélioration continue de la linéarité des puces TIA et Driver renforcera encore l'intégrité du signal LPO. Si un DSP plus puissant peut être adapté à l'extrémité de la puce de commutation, il peut théoriquement mieux réduire la perte de signal dans le processus de transmission de liaison, élargissant ainsi progressivement le potentiel d'application de la technologie LPO dans la transmission longue distance à grande vitesse tout en maintenant la faible consommation. avantage de consommation.