LPO 모듈: 400G 및 800G에 대한 낮은 비용 및 대기 시간 지원

스위치 칩의 데이터 처리량은 SerDes 속도의 증가를 촉진하며, 이는 또한 SerDes의 전력 소비량 증가로 이어집니다. SerDes는 광 모듈과 네트워크 스위치 칩을 연결하는 네트워크 장치의 핵심 구성 요소입니다. 스위치 칩에서 출력된 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 전송합니다. 수신 측에서는 직렬 데이터를 다시 병렬 데이터로 변환합니다. 102.4Tbps 시대에는 SerDes 속도가 224G에 도달해야 하며, 칩 SerDes 전력 소비는 300W에 도달할 것으로 예상됩니다. PCB 재료 기술의 한계로 인해 SerDes 속도가 증가하면 신호 전송 거리가 그에 따라 단축되어 고품질 신호 전송이 보장됩니다. SerDes 속도가 224G에 도달하면 최대 5~6인치의 전송 거리만 지원할 수 있으므로 스위치 칩과 광 모듈 사이의 패키징 거리를 더욱 줄여야 합니다.

광학 모듈의 에너지 절약 및 소비 감소를 추구하는 현재 추세에 따라 업계에서는 드라이버, 변조기, 레이저 및 전기 인터페이스의 4가지 핵심 구성 요소에서 전체 전력 소비를 줄이기 위한 새로운 방법을 찾고 있습니다. 드라이버 기술과 관련하여 선형 구동이 포함된 LPO 방식은 복잡한 DSP(디지털 신호 프로세서) 또는 CDR(클럭 데이터 ​​복구) 칩을 추가할 필요 없이 데이터 전송 링크에서 선형 아날로그 구성 요소에 전적으로 의존할 수 있음을 의미합니다. 이는 이 두 가지 유형의 칩으로 인한 추가 전력 소비 부담을 효과적으로 피할 수 있습니다.

선형 드라이버 칩 기술을 기반으로 하는 플러그형 광 모듈인 LPO는 DSP 설계를 갖춘 기존 핫 플러그형 이더넷 모듈의 최적화된 혁신입니다. 인기가 많은 200G, 400G, 800G 제품에서도 대부분 DSP 칩과 결합된 PAM4 기술을 사용하여 고속, 고밀도 신호의 정확한 복구 및 전송을 구현합니다. DSP는 비트 오류율을 효과적으로 줄이고, 분산을 보상하고, 잡음을 필터링하고, 비선형 간섭을 억제하는 등의 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 강력한 신호 복구 기능을 갖추고 있지만 높은 비용, 긴 대기 시간, 높은 전력 소비 및 기타 문제로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 명백한 열 방출 문제. 대조적으로, LPO 기술은 더 나은 성능의 TIA(트랜스임피던스 증폭기)와 드라이버 칩을 선택하여 신호의 선형성을 크게 향상시켜 고속 모듈에서 DSP를 폐기하고 모듈의 전체 전력 소비를 줄입니다. 시스템의 비트 오류율과 최대 전송 거리 성능에 어느 정도 영향을 미칩니다.

실제 응용 분야에서 스위치 메인 칩에서 광 모듈로의 신호는 필연적으로 손실을 발생시키며, 여기서 고주파수 신호 손실은 저주파보다 더 중요합니다. 이러한 전송은 PCB 보드의 구리선에서 발생하며 "표피 효과"의 영향을 받아 자연 손실이 증가합니다. 이러한 손실을 보상하기 위해 일반적으로 DFE(결정 피드백 이퀄라이저), CDR 및 기타 "비선형" 보상 방법을 사용하여 신호 품질을 향상시킵니다. 그리고 DSP 칩은 이 작업을 훌륭하게 완료할 수 있는 고급 디지털 알고리즘을 사용하지만 이는 또한 비선형 작업 부하가 높아져 전력 소비와 대기 시간이 증가한다는 의미이기도 합니다. LPO 기술의 핵심 아이디어는 원래 DSP가 수행한 복잡한 신호 복구 작업을 스위치 시스템 수준으로 전송하고 광 모듈 자체가 간단한 CTLE(연속 시간 선형 이퀄라이저)만 구성하도록 하는 것입니다. 이는 특별히 다음과 같은 신호 감쇠를 위한 것입니다. DC 및 AC 범위의 신호 이득을 보장하기 위한 전송 채널 특성.

핵심 과제는 LPO 기술 단거리 연결 시나리오에 더 적합한 전자 칩의 개발 및 응용입니다. Macom, Semtech, Molex 등 주요 글로벌 전자 칩 공급업체는 이 분야에서 중요한 기여를 해왔습니다. LPO 기술은 DSP가 제공하는 고급 신호 복구 성능을 포기하기 때문에 그 적용 범위는 주로 서버와 랙 상단형 스위치 사이의 거리가 50미터를 초과하지 않는 등 데이터 센터 내의 단거리 연결에 집중됩니다. 그러나, 수요가 증가함에 따라 800G 고속광모듈인 LPO 기술은 뛰어난 에너지 절약 특성과 비용 이점으로 인해 더 큰 시장 점유율을 얻을 것으로 예상됩니다. 동시에 TIA 및 드라이버 칩의 선형성의 지속적인 개선은 LPO 신호의 무결성을 더욱 강화할 것입니다. 스위치 칩 끝에서 더 강한 DSP를 매칭할 수 있다면 이론적으로 링크 전송 과정에서 신호 손실을 더 잘 줄일 수 있으므로 저전력을 유지하면서 고속 장거리 전송에서 LPO 기술의 적용 가능성이 점차 확대될 수 있습니다. 소비 이점.