Si 기반 광전자 기술을 기반으로 한 800G OSFP/QSFP-DD 기술 진화

추상

하이퍼스케일 데이터 센터의 대역폭 수요 증가로 인해 800G OSFP/QSFP-DD의 개발이 촉진되고 있습니다. 차세대 플러그형 모듈은 더 높은 전송 속도, 표준화된 프로토콜 및 고급 통합을 활용하여 소형 폼 팩터에서 800G 전송을 달성합니다. 800GbE 지원, 다중 클라이언트 속도, 상호 운용 가능 모드 및 저전력 소비와 같은 주요 기능은 상용화를 가속화할 것입니다. 성숙한 실리콘 포토닉스 기술과 800차원 패키징 기술을 통해 2024G OSFP/QSFP-DD는 XNUMX년에 대규모 배치를 달성할 것으로 예상됩니다.

개요

데이터 센터 트래픽의 지속적인 증가로 인해 더 높은 용량과 더 효율적인 광 상호 연결 기술이 개발되고 있습니다. 400G 전송 속도 신호를 갖춘 60G OSFP/QSFP-DD는 지난 몇 년 동안 성공적으로 배포되었지만 이제 초점은 차세대 800G OSFP/QSFP-DD로 이동하고 있습니다.

하이퍼스케일 데이터 센터는 차세대 스위치 및 라우터 플랫폼을 위한 800G 포트를 요구하는 800G OSFP/QSFP-DD로의 전환을 주도할 것으로 예상됩니다. 400G 시대와 마찬가지로 표준화 조직에서는 여러 공급업체 간의 상호 운용성과 규모의 경제를 보장하기 위해 매개변수 조화를 추진하고 있습니다. 여기에는 전송 속도를 약 120G 전송 속도로 두 배로 늘리고 채널 간격을 150GHz로 늘리는 것이 포함됩니다.

실리콘 포토닉스, 800차원 통합 및 혼합 신호 전자 장치와 같은 고급 기술을 통해 XNUMXG 작동에 필요한 더 높은 전송 속도와 변조 방식이 가능해졌습니다. 실리콘 기반 검증을 기반으로 구축 400G OSFP/QSFP-DD 및 성능 최적화 모듈인 이러한 기술은 이제 QSFP-DD 및 OSFP와 같은 소형 폼 팩터의 800G 플러그형 광 모듈 개발에 적용 가능합니다.

다음과 같은 주요 기능 800GbE 지원, 다중 저속 클라이언트, 상호 운용 가능한 모드, 높은 전송 전력 제품 및 낮은 전력 소비를 통해 다양한 네트워크에서 애플리케이션을 사용할 수 있습니다. 기술과 표준화의 융합으로 800G OSFP/QSFP-DD는 2024년경 대규모 배치를 달성할 것으로 예상됩니다.

800G 광학 표준 조화

OIF, Open ROADM 및 IEEE와 같은 업계 조직은 여러 공급업체 간의 상호 운용성을 보장하기 위해 800G 표준의 조화를 추진하고 있습니다. 여기에는 800G 광학 매개변수, 클라이언트 측 프로토콜 및 모듈 관리 인터페이스 표준화가 포함됩니다.

광 전송 측면에서 OIF는 약 800G 전송 속도 신호 및 800QAM 변조를 갖춘 클래스 80 광학 장치를 사용하여 3km 증폭 링크 전송을 달성하는 상호 운용 가능한 120G 코히어런트 DWDM 솔루션인 16ZR을 정의합니다. Open ROADM은 또한 130+G 보드의 작동 전송 속도로 광학 신호 대 잡음비를 개선하기 위한 상호 운용 가능한 확률적 성상 형성(PCS) 구현을 포함하는 향상된 성능 모드를 지정합니다.

그림 1. 보드 속도 및 채널 간격이 약 2+G 보드인 클래스 60에서 약 3+G 보드인 클래스 120으로 두 배 증가(출처: Cisco)

클라이언트 측에서 IEEE 802.3ck는 800γ 인터페이스를 통한 100GbE 작동에 대한 물리 계층 사양을 정의합니다. OIF 및 Open ROADM은 400G 광학 링크를 통해 저속 클라이언트(예: 100GbE 및 800GbE)의 멀티플렉싱도 지원합니다. 또한 CMIS(Common Management Interface Spec)에 대한 OIF의 구현 계약은 다중 공급업체 플러그형 모듈 간의 상호 운용 가능한 관리를 보장합니다. 광학, 클라이언트 및 관리 매개변수를 조화시킴으로써 800G 표준은 400G와 유사한 규모의 경제를 창출하는 동시에 여러 공급업체 간의 상호 운용성을 보장합니다.

800G OSFP/QSFP-DD를 위한 첨단 기술

작고 효율적인 800G OSFP/QSFP-DD를 개발하려면 실리콘 포토닉스, XNUMX차원 통합 및 혼합 신호 전자 장치와 같은 고급 기술을 활용하는 것이 중요합니다.

실리콘 포토닉스 기술은 변조기, 멀티플렉서, 광검출기 등 실리콘 기판에 통합할 수 있는 고대역폭 밀도 파장 분할 다중화 구성 요소를 제공합니다. 이 기술을 사용하면 비용 효율적이고 확장 가능한 방식으로 100G 이상의 더 높은 전송 속도를 확장할 수 있습니다.

800차원 통합 또는 실리콘화 기술(예: 플립칩 본딩, 칩 스태킹, 고밀도 기판 패키징)을 통해 포토닉스 및 CMOS 전자 장치의 긴밀한 통합이 가능합니다. 이러한 통합을 통해 XNUMXG 속도에서 신호 무결성과 전력 효율성을 향상할 수 있습니다.

채널당 112G DAC 및 ADC 성능 향상, 새로운 DSP와 같은 차세대 혼합 신호 전자 장치는 800G 광 전송에 필요한 고속 신호 및 복잡한 변조 방식을 지원합니다.

이러한 기술은 실리콘 기반 400G OSFP/QSFP-DD 및 Acacia의 CIM 일관성 모듈과 같은 성능 최적화 모듈에서 검증되어 대규모 800G OSFP/QSFP-DD 개발을 지원할 것으로 예상됩니다.

그림 2. 왼쪽에서 오른쪽으로: 클래스 3 MSA 플러그형 모듈 및 클래스 2 성능 최적화 CIM 3 모듈을 위한 8D 실리콘화 기술. 클래스 3 800G MSA 플러그형 모듈에는 고도로 통합된 공동 패키징이 중요합니다. (출처: 시스코)

800G OSFP/QSFP-DD 애플리케이션의 주요 기능

성공적인 대규모 애플리케이션을 달성하려면, 800G OSFP/QSFP-DD 네트워크 애플리케이션 및 산업 개발 요구 사항을 충족하려면 몇 가지 주요 기능을 지원해야 합니다. 주요 기능은 800GbE 클라이언트 트래픽을 지원하는 것입니다. 800년에는 2024G 스위치 및 라우터 포트가 있을 것으로 예상되며, 이러한 플랫폼을 상호 연결하려면 플러그형 모듈에 기본 800GbE 기능이 있어야 합니다. 400GbE 및 100GbE와 같은 저속 클라이언트가 네트워크에 여전히 널리 존재하는 전환 기간 동안에는 멀티플렉싱 지원도 중요합니다.

상호 운용 가능 모드는 또 다른 핵심 요소입니다. 800ZR은 일관된 DWDM 링크를 위한 기본 모드를 제공합니다. 그러나 Open ROADM의 PCS 모드는 off더 높은 성능으로 400G에 필적하는 범위에 도달합니다. 이러한 유연성은 다양한 네트워크 토폴로지 및 애플리케이션의 요구 사항에 적합합니다. 기존 ROADM 인프라를 활용하는 기존 브라운필드 네트워크에는 전송률이 높은 전력 제품이 필수적입니다. 내장된 증폭기는 이러한 링크에 필요한 더 높은 Tx 전력을 제공합니다.

마지막으로, 낮은 전력 소비가 여전히 우선순위입니다. 전력 효율성은 800G 스위치 및 라우터 라인 카드의 포트 밀도를 극대화할 뿐만 아니라 기존 400G 포트와의 하위 호환성도 달성할 수 있습니다. 800G OSFP/QSFP-DD의 최적화된 설계는 실리콘 포토닉스 통합 및 CMOS 프로세스 노드 스케일링의 최신 기술을 활용하여 전력 소비를 줄입니다.

그림 3. 800G MSA 플러그형 모듈에 필요한 주요 기능 설명(출처: Cisco)

결론

업계 동향에 따르면 800G OSFP/QSFP-DD는 데이터 센터 상호 연결 발전의 다음 단계입니다. 기술 개발과 표준화 융합을 통해 800G OSFP/QSFP-DD는 2024년경 대규모 네트워크 구축을 달성할 것으로 예상됩니다. 그 출현은 차세대 스위치 및 라우터 플랫폼의 800G 포트와 동기화되어 직접 용량을 제공할 것입니다. 데이터 센터 운영자를 위한 업그레이드. 800G OSFP/QSFP-DD는 400G 광 모듈 애플리케이션에서 얻은 주요 경험과 기술을 활용하여 차세대 광 상호 연결에 필요한 기능과 성능을 제공합니다.