800G 광 트랜시버 기술 소개

800G 광트랜시버의 적용 시나리오는 주로 SR(100m), DF/FR/LR(500m/2km/10km) 및 ER/ZR(40km/80km)로 구분됩니다. TOR(Top-of-Rack 스위치)에서 리프 스위치까지의 연결 거리가 짧습니다. 인터넷 대형 기업들은 일반적으로 100G 속도 접속 기술을 채택하고 200년부터 점진적으로 400G/2021G로 업그레이드하며, 일부 기업은 800년에 2023G 기술을 사용한다.

AI 컴퓨팅 클러스터와 기존 클러스터

리프 스위치와 스파인 스위치 사이의 연결 거리는 2km 또는 10km에 이릅니다. 데이터 센터 상호 연결은 일반적으로 인접한 여러 데이터 센터 간의 로드 밸런싱 또는 재해 복구 백업 연결입니다. 이 연결의 거리는 수십 킬로미터에 달할 수 있습니다. 주로 고밀도 파장 분할 다중화 및 일관된 통신을 사용하여 광섬유 자원을 최대한 재사용합니다.

일반적인 광 모듈 진화

800G 기술 솔루션의 진화에는 8세대가 포함됩니다. 100세대는 8x100G 광학 인터페이스와 2021x4G 전기 인터페이스를 갖추고 있으며 200년에 상용화될 예정입니다. 8세대는 100x2024G 광학 인터페이스와 4x200G 전기 인터페이스를 갖추고 있습니다. 상업화 시점은 4년으로 예상된다. 200세대는 2026x200G 광학 인터페이스와 XNUMXxXNUMXG 전기 인터페이스를 갖추고 있습니다. XNUMX년 상용화될 것으로 예상된다. 단일 채널 XNUMXG 광전자 칩 소자와 등화 기술은 현재 미성숙하다.

전기 인터페이스 측면에서 단일 채널 속도가 광 인터페이스의 속도와 같을 때 광 트랜시버의 아키텍처는 최적의 상태에 도달하고 전력 소비가 낮고 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다. 단일 채널 100G 전기 인터페이스는 8x100G 광 트랜시버에 이상적인 전기 인터페이스가 되고, 단일 채널 200G 전기 인터페이스는 4x200G 광 트랜시버에 이상적인 전기 인터페이스가 됩니다. 패키징 측면에서 800G 광 트랜시버는 다음과 같은 다양한 형태로 제공될 수 있습니다. QSFP-DD800 그리고 OSFP.

800G 광 트랜시버의 광 인터페이스 아키텍처에는 8x100G PAM4, 4x200G PAM4 및 800G 코히어런트 광 모듈이라는 세 가지 주요 유형이 있습니다. 8x100G PAM4 광트랜시버. PAM4 트랜시버는 53Gbd에서 작동하며 8쌍의 디지털-아날로그 변환기(DAC) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC), 8개의 레이저, 8쌍의 광 트랜시버 및 1쌍의 8채널 거친 파장을 사용합니다. 분할 멀티플렉서(CWDM). 4x200G PAM4. PAM4 트랜시버는 106Gbd에서 작동하며 4쌍의 DAC 및 ADC, 4쌍의 광 트랜시버(4개의 레이저 포함) 및 1쌍의 4채널 CWDM을 사용합니다. 800G 코히어런트 광 모듈. 4쌍의 DAC 및 ADC, 1개의 레이저와 1개의 광트랜시버를 사용하며 고정 파장 레이저를 데이터 센터 코히어런트 광 모듈에 사용하여 비용과 전력 소비를 줄일 수 있습니다.

3G 광트랜시버의 800가지 유형의 광 인터페이스 아키텍처

8x100G 직접 변조 및 직접 검사 솔루션은 상대적으로 성숙한 기술 및 표준과 상대적으로 완전한 공급망을 갖춘 기존 기술 아키텍처를 활용할 수 있습니다. SR 시나리오에서 VCSEL 100G 기술은 문제에 직면해 있습니다. 이는 다중 모드 솔루션의 성능을 향상시키고 다중 모드 광섬유의 비용을 절감하기 위해 이 기술이 지속적으로 발전하는 데 핵심 요소가 될 것입니다. SiPh(실리콘 포토닉스)와 DML(직접 변조 레이저)로 대표되는 단일 모드 기술이 빠르게 발전했습니다. SiPh 기술은 더욱 빠르게 발전하고 있으며 향후 전송 거리가 100m 이하인 애플리케이션 시나리오에서 다중 모드 솔루션과 경쟁할 것으로 예상됩니다. DR/FR 시나리오에는 EML, DML, SiPh의 세 가지 솔루션이 있습니다. LR 시나리오에는 CWDM, LWDM 및 nLWDM을 기반으로 하는 800G LR8 솔루션이 있습니다.

4x200G 직접 변조 및 직접 감지 솔루션에서 단일 채널 200G는 계속해서 PAM4 변조 코드 유형을 사용하며 PAM4 산업의 상대적으로 성숙한 조건을 활용할 수 있습니다. ~ 안에 4x200G DR 및 FR 애플리케이션 시나리오에는 현재 4방향 단일 모드 병렬(PSM4)과 CWDM4라는 두 가지 기술 솔루션이 있지만 여전히 많은 과제에 직면해 있습니다. LR 애플리케이션 시나리오의 경우 CWDM, LWDM 및 nLWDM을 기반으로 하는 800G LR4 솔루션이 있지만 이 솔루션에는 수정된 비트 오류율(BER)을 보장하기 위해 고대역폭 광전자 칩 장치, 더 강력한 등화 기술, 순방향 오류 수정(FEC)이 필요합니다. 이는 높은 기술적 과제를 안겨줍니다.

800G SR 시나리오의 기술 솔루션에는 DML/EML 기반 및 SiPh 기반 솔루션이 포함됩니다. 800G SR8 DML/EML 솔루션은 동일한 파장의 8x100G DSP, DML/EML 광 칩을 사용하고 송신단과 수신단(PSM8) 모두에서 8개의 광섬유를 사용하며 24코어 또는 16코어 MPO 커넥터를 사용합니다. 800G SR8 SiPh 솔루션은 8xSiPh MZ 변조기/연속 광섬유 레이저(실리콘 광은 송신기로 사용되며 변조기와 광원은 분리됨)를 사용하여 병렬 다중 채널 공유 광원 아키텍처를 실현할 수 있습니다. 삽입 손실이 적절하게 제어되면 1~2개의 광원을 사용하여 8개 채널을 병렬로 달성하면 시스템에 상당한 비용 이점을 제공할 수 있습니다.

800G SR 솔루션: 8×100G SR8 DML/EML

800G SR 기술 솔루션: 8×100G PSM8 SiPh

800G DR/FR 시나리오에서는 4x200G 솔루션이 더 낮은 비용 이점을 제공합니다. 800G DR4(EML/SiPh) 솔루션은 4x200G DSP를 사용합니다. 광칩은 동일한 파장의 4xEML/SiPh를 사용합니다. 제한된 대역폭 개발로 인해 솔루션은 DML을 사용하지 않습니다. 수신단과 송신단은 각각 동일한 파장을 갖는 4개의 광섬유(PSM4)를 사용하며 12코어 MPO 커넥터를 사용합니다. 800G 2km(FR) 솔루션은 단일 채널 200G PAM4 기술을 사용합니다. 100G에서 200G로 속도가 증가하면 전송 속도는 3배로 증가하고 감도는 약 5dB 정도 저하됩니다. 따라서 높은 수신기 감도(-XNUMXdBm)를 유지하려면 더욱 강력한 FEC가 필요합니다.

800G DR/FR 솔루션: 4×200G PSM4 EML/SiPh

800G DR/FR 기술 솔루션: 4×200G CWDM4 EML

800G의 개발 동향에는 단일 모드 싱킹, 단일 파장 200G 및 코히어런트 싱킹이 포함됩니다. 단일 모드 싱킹 다중 모드 광섬유의 대역폭에 의해 제한되며 100G PAM4 VCSEL+ 다중 모드 광섬유의 전송 거리는 50m입니다. 단일 모드 광 인터페이스 솔루션의 침몰은 개발 추세이며, 이는 800G SiPh 솔루션의 광 트랜시버가 대규모 100m SR 시나리오를 포괄하는 데 도움이 될 것입니다. 싱글 웨이브 200G가 다가오고 있습니다. 112Gbd EML 기술이 빠르게 발전하고 있지만 55GHz의 대역폭 자원은 약간 부족합니다. 200G PAM4 SiPh 변조기와 실리콘 기반 박막 리튬 니오베이트의 적용 전망은 매우 광범위합니다. 일관된 침몰. 전송 속도가 높아짐에 따라 코히어런트 기술 솔루션은 40km 전송 거리를 기준으로 20km, 10km, 80km 등 단거리까지 적용 범위를 더욱 확대할 예정이다. 일관된 솔루션에는 레이저, 변조기 및 수신기만 필요하므로 PAM4와 가격 경쟁력이 있습니다.