2022년 데이터 센터의 광 트랜시버 기술 동향

클라우드 컴퓨팅, 빅 데이터, 초고화질 비디오, 인공 지능 및 5G 산업 응용 프로그램의 급속한 발전으로 네트워크 액세스 및 액세스 방법의 빈도가 계속 증가하고 네트워크 데이터 트래픽이 빠르게 증가하여 데이터에 대한 더 높은 과제를 제기합니다. 센터 상호 연결(DCI). 스파인 리프 CLOS 아키텍처가 있는 데이터 센터를 예로 들면 일반적인 광 상호 연결 시나리오가 표 1에 나와 있습니다. 처음 세 가지 시나리오는 데이터 센터 내 상호 연결이고 네 번째 시나리오는 데이터 센터 간 상호 연결입니다.

상호 연결 시나리오		일반적인 거리		광학 모듈의 일반적인 요구 사항
				마지막 세대	현재	다음 세대
시나리오 1	서버에서 TOR로 (데이터 센터 내)	2m(랙 내) 30/50m(랙 가로질러)	기계실 내	25G AOC/DOC	100G AOC/DAC	200G AOC/DAC
시나리오 2	TOR에서 리프로 (데이터 센터 내)	≥70m/100m	건물 내	100G SR4	400G SR8/SR4.2	800G PSM8/PSM4
시나리오 3	잎에서 척추로 (데이터 센터 내)	500m / 2km	건물 사이	100G CWDM4	400G FR4/DR4	800G FR4/PSM4
시나리오 4	데이터 센터 중	80 - 120m	캠퍼스 중	100G DWDM	400G ZR/ZR+	800G ZR

표 1: 데이터 센터의 일반적인 광 상호 연결 시나리오

1. 데이터 센터의 내부 상호 연결을 위한 광 모듈 요구 사항

데이터 센터의 내부 상호 연결은 데이터 센터 전체 트래픽 분포의 상당 부분을 차지합니다. 광 모듈에 대한 일반적인 요구 사항은 표 1에 나와 있으며 고속, 저전력 소비, 저비용, 지능화 등을 향한 개발 추세가 있습니다.

(1) 고속화 추세

아마존, 구글, 마이크로소프트, 페이스북 등 북미 초대형 데이터센터 내부 연동은 400~2019년 사이 2020Gb/s 광모듈 상용화를 시작했다. 국내 데이터센터는 100Gb/s에서 400Gb/s로 점차 전환하고 있다. 데이터 센터 스위칭 칩의 처리량은 2022년에 1Tb/s, 51.2년 이후에는 2023Tb/s에 이를 것으로 예상됩니다. 102.4Gb/s의 더 높은 속도 s 및 2025Tb/s는 고대역폭 데이터 교환을 실현하는 중요한 선택이 될 것입니다.

다이어그램1: 데이터 센터 스위치 칩 처리량의 발전 추세

(2) 저소비 경향

스위칭 칩의 용량이 계속 증가함에 따라 광 모듈의 전력 소비가 스위칭 칩의 소비 전력을 초과하기 시작하여 네트워크 솔루션의 핵심 요소가 되었습니다. 400Gb/s 광모듈의 초기 소비전력은 10~12W, 장기 소비전력은 8~10W로 예상된다. 800Gb/s 광 모듈의 소비 전력은 약 16W입니다. 또한 업계에서는 광엔진과 스위칭 칩을 캡슐화해 전력소모와 SerDes 상호연결 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있으며, CPO(co-packaged optics) 기술은 전자칩과 광학엔진을 함께 캡슐화해 연구 핫스팟이 되고 있다. 업계.

(3) 저비용화 추세

데이터 센터에는 방대한 상호 연결 요구 사항이 있으며 저렴한 비용은 광 모듈 기술 솔루션의 지속적인 개발을 위한 주요 원동력 중 하나입니다. 첫째, 시나리오 XNUMX의 액세스 케이블은 다양화 추세를 보여줍니다. 일부 솔루션은 캐비닛 레이아웃을 조정하고 광 케이블 대신 저렴한 DAC(직접 연결 구리 케이블)를 사용하여 상호 연결 거리를 줄입니다. 둘째, 안정적인 운영 환경과 데이터 센터 광 모듈의 빠른 교체로 업계는 온도 및 장기 신뢰성 등에 대한 요구 사항을 줄임으로써 비용을 절감하는 솔루션을 적극적으로 모색하고 있습니다. 셋째, 속도가 계속 증가함에 따라 일관된 솔루션의 침몰 추세가 분명하고 비 일관성 솔루션도 장거리로 확장하기 위해 노력하고 있습니다. 두 구성표는 일부 응용 시나리오에서 "만납니다". "회의" 장면에서 서로 다른 구성표에 대한 수요 비율은 비용을 포함한 요소와 밀접하게 관련됩니다.

(4)지능화 추세

OTT는 광학 모듈의 운영 및 유지 보수 능력 향상과 품질 향상에 주목하기 시작했습니다. 광 모듈의 상태 모니터링과 결함의 조기 경고는 인공 지능, 기계 학습 및 빅 데이터를 통해 실현되어 광 트랜시버의 기능 특성 및 사양에 대한 새로운 요구 사항을 제시합니다.

광 모듈의 종류		폼 팩터	광 인터페이스 속도 기가 바이트 / 초	전기 인터페이스 속도 기가 바이트 / 초	전송 거리	섬유의 수	일반적인 전력 소비
100Gb / s	VR	QSFP28	100	100	30 / 50m	1	<3.5W
	SR4		4 × 25	4 × 25	70 / 100m	4
	PSM4		4 × 25	4 × 25	500m	4
	CWDM4		4 × 25	4 × 25	2km	1
	LR4		4 × 25	4 × 25	10km	1
200Gb / s	VR2	QSFP56	2 × 100	2 × 100	30 / 50m	2	<6.5W
	SR4		4 × 50	4 × 50	70 / 100m	4
	FR4		4 × 50	4 × 50	2km	1
	LR4		4 × 50	4 × 50	10km	1
400Gb / s	VR4	QSFP-DD/OSFP	4 × 100	4 × 100	30 / 50m	4	<12.0W
	SR8		8 × 50	8 × 50	100m	8
	SR4.2		8 × 50	8 × 50	100m	4
	DR4		4 × 100	4 × 100	500m	4
	FR4		4 × 100	4 × 100	2km	1
	LR4		4 × 100	4 × 100	10km	1
800Gb / s	VR8	QSFP-DD800 /OSFP /QSFP224 /CPO	8 × 100	8 × 100	30 / 50m	8	16W
	PSM8		8 × 100	8 × 100	70 / 100m	8
	DR8		8 × 100	8 × 100	500m	8
	DR4		4 × 200	8 × 100	500m	4
	2×FR4		8 × 100	8 × 100	2km	2
	FR4		4 × 200	8 × 100	2km	1

표 2: 내부 데이터 센터 상호 연결의 광 모듈 요구 사항

2. 데이터 센터 간 연결에 사용되는 광 모듈

초기에는 주로 인터넷을 통해 접근했다. 비즈니스 트래픽이 증가함에 따라 데이터 트래픽은 Tb/s 이상에 도달했으며 네트워크 지연, 정체 및 보안과 같은 문제를 지원하려면 특별한 인터페이스가 필요했습니다. 데이터 센터는 에너지 집약적인 산업입니다. 전원 공급 및 주변 환경의 제약으로 인해 단일 데이터 센터의 규모를 무한대로 확장할 수 없습니다. 최신 가상화 기술의 광범위한 적용을 통해 물리적으로 분리된 여러 데이터 센터가 가상 데이터 센터처럼 작동할 수 있으며, 대형 인터넷 회사는 여러 데이터 센터 및 서비스 간에 부하를 공유하여 데이터 센터의 전력 공급 수요를 효과적으로 줄이고 신속한 배포를 촉진할 수 있습니다. . 또한 재해 복구 및 백업을 고려하여 많은 대형 데이터 센터는 여러 사이트로 구성되어 있으며 그 사이에는 대기 시간이 짧은 많은 데이터 교환 채널이 필요합니다. 위의 애플리케이션 시나리오는 모두 DCI에 대한 강력한 요구 사항을 제시합니다. DCI 거리는 일반적으로 수 킬로미터에서 수십 킬로미터, 심지어 100킬로미터 이상입니다. 일반적인 상호 연결 시나리오는 다음과 같습니다.

(a) DCI-Campus: 근거리의 데이터 센터에 연결합니다. 전송 거리는 일반적으로 약 2km이며 더 긴 거리인 10km로 확장됩니다.

(b) DCI-Edge: 연결 영역의 분산 데이터 센터. 전송 거리는 일반적으로 80km~120km입니다.

(c) Metro/Long Haul: 수도권 및 장거리 전송으로 더 확장되며 거리는 수백 또는 수천 킬로미터에 이릅니다. 광섬유 자원을 최대한 활용하기 위해 DWDM(Dense 파장 분할 다중화) 기술이 널리 사용되며 전송 거리에 따라 다른 변조 코드를 사용할 수 있습니다. 또한 DCI 인프라의 일부는 아니지만 무선 네트워킹도 데이터 센터 네트워크에 통합되고 있습니다.

20km 이내 DCI의 경우 연결 대역폭 및 광섬유 자원에 따라 CWDM 또는 DWDM 직접 변조 및 감지 기술을 선택할 수 있습니다. 20km~80km의 전송 거리는 DWDM 코히어런트 기술과 직접 변조 및 탐지 기술이 건설 및 운영 비용, 신뢰성 등의 측면에서 경쟁합니다. 80km~120km의 전송 거리는 DWDM 일관성 기술이 주류 솔루션입니다. 기술적 복잡성과 비용을 더욱 줄이기 위해 직접 변조 및 감지 기술을 기반으로 하는 유색광 및 회색광 모듈도 동시에 개발되고 있습니다. 수백 킬로미터 이상의 전송 거리는 전체 인터페이스 대역폭을 늘리기 위해 각 파장에서 더 빠른 신호를 전송해야 하며 코히어런트 기술이 주류 솔루션입니다.

율	폼 팩터	전송 거리	감지 기술	변조 모드	참조 표준/사양
100Gb / s	CFP2	80 - 120km	통일	QPSK	오픈 ZR+
	QSFP28	80 - 120km	직접 변조 및 감지	PAM4	컬러Z
	QSFP28	80km	직접 변조 및 감지	NRZ	_
400Gb / s	QSFP-DD	80 - 120km	통일	16QAM	OIF 400ZR
800Gb / s	QSFP-DD800	10km	통일	16QAM	OIF 800LR
	QSFP-DD800	80 - 120km	통일	16QAM	OIF 800ZR

표 3: 데이터 센터 간 상호 연결을 위한 광 모듈 요구 사항

3. 데이터 센터 상호 연결에 사용되는 광 모듈 기술

100G QSFP28 및 400G QSFP-DD, 단일 파장 100Gb/s 기반 OSFP 광 트랜시버

데이터 센터 구축은 광 모듈의 고속, 소형, 저비용 및 저전력 소비에 대한 강력한 요구를 제시합니다. 단파 100Gb/s 기술은 광전 칩의 대역폭 향상과 반복적인 진화, 고집적 프로세스 및 패키징을 효과적으로 활용하여 인터페이스 밀도를 높이고 비용을 낮추면서 동일한 대역폭 요구 사항을 충족하고 광학 복잡성을 줄일 수 있습니다.

국제 표준화 측면에서 IEEE802.3 및 100G Lambda MSA는 표 100와 같이 단일 파장 400Gb/s를 기반으로 일련의 100/4Gb/s 관련 표준을 발표하거나 제정했습니다. 산업 표준 측면에서 CCSA는 DR(100m), FR500(1km), LR2(1km), LR10-1(20km) 및 ER20-1/30(40/30km)의 거리 사양을 포함한 "40Gb/s 단일 파장 광 트랜시버" 산업 표준 공식화 ); YD/T 3538.3-2020: DR400(3m) 및 FR4(100km)의 거리 사양을 포함하는 "2020Gb/s Intensity Modulation Pluggable Optical Transceiver Part 4: 500×4Gb/s"가 2년에 출시되었습니다. 동시에 FiberMall은 4×100Gb/s 강도 변조 장거리 광 모듈 및 100GBaud 이상의 고속 광 장치와 같은 연구 주제를 활발히 수행하고 있습니다.

	지침	주 정부	작동 파장	거리
100GVR	IEEE 802.3db	연구중	842-948nm	30m(OM3) 50m(OM4/5)
100G SR	IEEE 802.3db	연구중	844-863nm	60m(OM3) 100m(OM4/5)
100G DR	IEEE 802.3cd-2018	출판	1304.5-1317.5nm	500m
100G FR1	IEEE 802.3cu-2021 100G 람다 MSA (100G-FR 및 100G-LR 기술 사양 Rev 2.0)	출판	1304.5-1317.5nm	2km
100G LR1		출판	1304.5-1317.5nm	10km
100G LR1-20	100G 람다 MSA (100G-LR1-20,100G-ER1-30 and 100G-ER1-40 기술 사양 Rev 1.1)	출판	1304.5-1317.5nm	20km
100G ER1-30/40		출판	1308.09-1310.19nm	30 / 40km
400G VR4	IEEE 802.3db	연구중	824-948nm	30m(OM3) 50m(OM4/5)
400G SR4	IEEE 802.3db	연구중	844-863nm	60m(OM3) 100m(OM4/5)
400G DR4	IEEE 802.3bs-2017	연구중	1304.5-1317.5nm	500m
400G FR4	IEEE 802.3cu-2021 100G 람다 MSA (400G-FR4 기술 사양 개정판 2.0)	출판	1264.5-1277.5nm 1284.5-1297.5nm 1304.5-1317.5nm 1324.5-1337.5nm	2km
400G LR4-6	IEEE 802.3cu-2021	출판	1264.5-1277.5nm 1284.5-1297.5nm 1304.5-1317.5nm 1324.5-1337.5nm	6km
400G LR4-10	100G 람다 MSA (400G-LR4-10 기술 사양 버전 1.0)	출판	1264.5-1277.5nm 1284.5-1297.5nm 1304.5-1317.5nm 1324.5-1337.5nm	10km
400G ER4	100G 람다 MSA	연구중	nLWDM	30 / 40km

표4：단파장 100Gb/s 기준 400/100Gb/s 관련 국제표준 추이

폼 팩터 측면에서 QSFP-DD MSA 및 OSFP MSA는 다음 사양을 발표했습니다. 400Gb/초 QSFP-DD 400×8Gb/s 전기 인터페이스를 사용하여 각각 56Gb/s OSFP와 6.01Gb/s OSFP를 지원합니다. QSFP-DD MSA는 400년에 112Gb/s QSFP2021를 포함한 사양의 112 버전을 업데이트하여 출시했습니다. Alibaba와 Baidu가 주도하는 QSFPXNUMX MSA는 곧 데이터 센터 상호 연결 애플리케이션을 촉진하기 위해 관련 사양을 발표할 예정입니다.

（1）500m/2km 100/400Gb/s optical transceivers

아래 그림과 같이 100세대 단파장 400Gb/s 기반 8Gb/s 광모듈은 주로 56×8Gb/s 전기 인터페이스를 기반으로 하며, 이를 위해서는 DSP가 4:400 Gearbox rate 변환을 구현해야 합니다. 4세대 112Gb/s 광 모듈은 XNUMX×XNUMXGb/s 전기 인터페이스를 채택하여 스위치 칩과 광 모듈 간의 연결을 단순화하여 전력 소비 및 비용을 절감할 수 있습니다.

도표2: 단파장 400Gb/s 기반의 100세대 및 XNUMX세대 XNUMXGb/s 광모듈

광 인터페이스 기술 측면에서 단일 모드 광섬유 기반의 400Gb/s 500m DR4 광 모듈이 상용화되었으며 EML, DML 및 실리콘 포토닉스의 세 가지 유형의 솔루션이 있습니다. 그 중 EML 솔루션은 가장 성숙도가 높은 전통적인 솔루션입니다. 2020년 말 Lumentum은 표준 온도(100~4°C)에서 대역폭 성능을 보장하기 위해 온도 제어가 필요한 DML 솔루션에 대한 강력한 지원을 제공하기 위해 0Gb/s PAM70 DML 칩을 출시했습니다. 전자 칩 측면에서 업계는 초기에 전자 칩을 지원하는 단파 100Gbs/s PAM4 DML이 부족했습니다. 현재 Insica 및 Aluksen과 같은 광통신 회사는 Driver 및 TIA 관련 제품을 출시했지만 산업 체인의 성숙도는 여전히 더 개선되어야 합니다.

실리콘 포토닉스 솔루션에 대한 투자 및 R&D 열정이 높습니다. Intel, Lumentum, II-VI, Acacia, FiberMall 등이 400Gb/s DR4 실리콘 포토닉스 모듈 제품을 출시했고 알리바바도 자체 개발한 실리콘 포토닉스 모듈을 출시했다. 업계의 다양한 제조업체의 실리콘 포토닉스 솔루션은 균일하지 않아 규모 이점을 형성하는 데 특정 문제가 발생합니다. 높은 커플링 손실, 고전력 CW DFB 레이저, 대형 스윙 드라이버와 같은 요인으로 인해 실리콘 포토닉스 솔루션은 여전히 ​​전력 소비 측면에서 업계의 기대치와는 거리가 멀다. 또한 4m 애플리케이션 시나리오에서 CWDM4 및 PSM500 기술 솔루션의 선택에 대한 업계의 논란도 있습니다. 둘 다 장단점이 있으므로 성능, 비용 등 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 합니다.

	EML 솔루션	DML 솔루션	실리콘 포토닉스 솔루션
전력 소비	보통	낮은	보통
비용	보통	낮은	규모의 합격률에 따라 다름
성숙	높은	낮은	보통
핵심 기술	_	고대역폭 선형 DML, DML 드라이버	저전력 변조기
해법	CWDM4	PSM4 또는 CWDM4	PSM4
땋은 머리의 수	2	8 또는 2	8
광섬유 스플라이스	LC/UCD/SN/MDC	MPO/LC/UCD/SN/MDC	MPO/UCD/SN/MDC

표 5: 400Gb/s 500m DR4 기술 솔루션 비교

400Gb/s DR4+ 광 모듈은 현재 EML 솔루션을 메인 솔루션으로 하여 전송 거리를 2km까지 확장합니다. 100Gb/s DR 및 100Gb/s FR1 광 모듈은 주로 QSFP28 폼 팩터를 채택했으며 각각 500Gb/s DR2 및 400Gb/s DR4+ 광 모듈이 있는 400m 및 4km 브레이크아웃 케이블 시나리오에서 사용됩니다.. 브레이크아웃 시나리오는 현재 북미의 대형 OTT에서 사용됩니다. 이점은 서비스 신호 상호 연결의 실용성과 유연성을 실현하고 포트 밀도를 효과적으로 향상시킬 수 있다는 것입니다. 단점은 유지 보수가 복잡하고 모듈의 종류가 증가한다는 것입니다. 링크의 실패 또는 교체는 다른 링크에 영향을 미칩니다. 400Gb/s 2km FR4 응용 시나리오는 주로 CWDM4 기술 솔루션을 채택하여 광섬유 수요를 크게 줄이고 종단 간 비용 이점을 달성할 수 있습니다. 동시에 전송 거리가 다른 많은 광 모듈로 인해 일부 국내 OTT는 400Gb/s 2km FR4 솔루션을 사용하여 500m와 2km의 통합 베어러를 구현하여 운영 및 유지 보수의 복잡성을 줄일 것으로 예상합니다. 현재 단파장 100Gb/s 기반의 400/100Gb/s 광모듈 제품은 전 세계적으로 많은 제조사에서 양산되고 있다.

타입	폼 팩터	국내외 대표 메이커
		EML	실리콘 포토닉스/DML
100G DR	QSFP28/SFP56-DD	시스코, 주니퍼, FiberMall, II-VI	인텔
100G 금	QSFP28/SFP56-DD	시스코, 주니퍼, FiberMall	인텔
400G DR4	QSFP-DD	시스코, 아리스타, 주니퍼, II-VI, FiberMall	인텔, II-VI, AOI(DML)
400G DR4+	QSFP-DD	브로드 컴	인텔
400G FR4	QSFP-DD	Juniper, FiberMall, II-VI, Cisco, Arista	_

표 6: 100Gb/s DR/FR1 및 400Gb/s DR4/DR4+/FR4의 대표적인 광 모듈 제조업체

장치 분류	키 칩	대표 제조사
		500m	2km
광칩	53GBaud 감지기	브로드컴、GCS	브로드컴、GCS
	53GB보드 레이저	루멘텀, II-VI, AOI(DML)	미쓰비시, 루멘텀, 브로드컴(EML)
전기칩	53GBaud 선형 TIA	인파이, 브로드컴, 셈텍, 메이컴	인파이, 브로드컴, 셈텍, 메이컴
	53GBaud 선형 드라이버	인파이, 브로드컴, 셈텍, 메이컴	인파이, 브로드컴, 셈텍, 메이컴
	DSP	인파이, 브로드컴	인파이, 브로드컴
실리콘 포토닉스 통합 칩		인텔、아카이카、로클리	인텔、아카이카、로클리

표 7: 100/400Gb/s 500m/2km 광모듈 코어 광전 칩 소자의 대표 제조사

（2）10km/40km 100/400Gb/s optical transceivers

10km/40km 100/400Gb/s 광 모듈의 주류 기술 솔루션은 표 8에 나와 있습니다. 100Gb/s LR1 광 모듈의 송신측은 53GBaud EML 칩을 사용하며 BOX 및 TO의 두 가지 폼 팩터 솔루션이 있습니다. 후자는 비용이 저렴하다는 장점이 있지만 대역폭 마진이 작고 통과율이 약간 낮습니다. 53GBaud 비냉각 EML은 저비용 및 저전력 소비의 장점이 있습니다. 현재 2km 이하의 시나리오에서 사용되고 있으며, 10km의 적용은 추가 검증이 필요하다. 수신측은 53GBaud PIN 칩을 사용하며 BOX와 TO, 기밀 및 비밀폐 폼 팩터가 공존하며 향후 TO 밀폐 폼 팩터 및 COB 비밀폐 폼 팩터로 진화할 수 있습니다.

모듈 타입	폼 팩터	전기 인터페이스	광학 인터페이스	광칩	OSA 폼 팩터
100Gb/초 LR1	QSFP28	4x25G NRZ	1x100G PAM4	EML+ 핀	받는 사람/상자
100Gb/초 ER1	QSFP28	4x25G NRZ	1x100G PAM4	EML+ APD	받는 사람/상자
400Gb/초 LR4	QSFP-DD	8x50G PAM4	4x100G PAM4	EML+ 핀	옥수수 속/상자
400Gb/초 ER4	QSFP-DD	8x50G PAM4	4x100G PAM4	EML+ APD EML+(SOA+핀)	박스

표8: 100/400Gb/s 10/40km 주류 기술 솔루션

100Gb/s LR1/ER1 광 모듈의 블록 다이어그램은 아래 그림 (a)와 (b)에 나와 있습니다. 송신기는 53GBaud EML 칩을 사용합니다. 수신기는 53GBaud PIN/APD 칩을 사용하고 4:1 PAM4 DSP 칩은 KP4 FEC를 지원합니다. 400Gb/s LR4 및 ER4 광 모듈의 블록 다이어그램은 각각 다이어그램 (c) 및 (d)에 표시됩니다. 400Gb/s LR4 송신기는 4×53GBaud EML 어레이 칩(BOX/COB 폼 팩터)을 사용하고 수신기는 4×53GBaud PIN 어레이 칩(BOX/COB 폼 팩터; 밀폐 및 비밀폐 공존)을 사용합니다. 400Gb/s ER4 송신기는 4×53GBd EML 어레이 칩(BOX 패키지)을 채택하고 파장 선택이 결정됩니다. 수신기 솔루션은 고성능 APD 및 SOA+PIN 솔루션이 가능한 상태(BOX/COB 패키지, 기밀 및 비기밀 폼 팩터의 공존)로 결정됩니다. 400Gb/s LR4/ER4 광 모듈은 8:4 PAM4 DSP 칩을 채택하고 KP4 FEC를 지원합니다. 기존 솔루션과 비교하여 단일 파장 100Gb/s 기술을 기반으로 하는 400/100Gb/s 광 모듈은 여러 광 칩을 절약할 수 있으므로 비용, 전력 소비 및 제조 복잡성을 줄이고 합격률을 향상시킵니다. 전자 칩은 드라이버, CDR 및 기어박스 기능이 통합된 DSP를 채택하여 설계 복잡성을 줄이고 칩 설계자의 제품 초점을 용이하게 합니다.

도표3: 단파 100Gb/s 기술 기반의 400/100Gb/s 광 모듈

현재 국내외 많은 제조사들이 단파장 100Gb/s 기술을 기반으로 한 양산 제품과 도로 표지판을 출시했습니다.

• 100Gb/s LR1은 여러 모듈 제조업체에서 일괄 공급했습니다. 53GBaud 광 장치 패키징 기술이 점차 성숙함에 따라 광 모듈 제품의 적격률이 점차 향상되었으며 현재 비용은 100Gb/s LR4 솔루션보다 좋을 것으로 예상됩니다.

• 400Gb/s LR4의 경우 다수의 모듈 제조사에서 베타 샘플을 제공할 수 있으며 비용은 400Gb/s LR8 솔루션보다 높을 것으로 예상된다. 앞으로 53GBaud 광 칩에 대한 수요가 점차 증가함에 따라 비용 절감의 여지가 많습니다.

• 100Gb/s ER1 및 400Gb/s ER4는 현재 여러 모듈 제조업체에서 연구 중입니다. 100Gb/s ER1은 예비 돌파구를 마련했으며 실험실 환경에서 40km 전송을 달성할 수 있습니다. 400Gb/s ER4는 연구 중이며, 2022G ER100의 좋은 토대를 바탕으로 1년 말 시제품을 출시할 예정이다. 100Gb/s ER1 및 400Gb/s ER4 모두 현재 송신단에서 높은 광 결합 효율 요구 사항, 수신단에서 높은 칩 감도 요구 사항 및 스크리닝의 필요성과 같은 문제에 직면해 있습니다.

타입	폼 팩터	대표적인 광모듈 제조사
		밀폐	비기밀성
100G LR1	QSFP28	CIG, FiberMall, 주니퍼, AOI, 시스코	II-VI
100G ER1	QSFP28	사이포토닉스、AOI、FiberMall	_
400G LR4	QSFP-DD	SEDI, 주니퍼, FiberMall, AOI	몰렉스, CIG, II-VI
400G ER4	QSFP-DD	FiberMall, 시스코	_

표9：100Gb/s LR1/ER1 및 400Gb/s LR4/ER4의 대표적인 광모듈 제조사

단파 100Gb/s PAM4 기술의 핵심 광전 칩 장치는 주로 외국 제조업체에서 생산하고 일부 국내 제조업체는 현재 단계에서 발전했습니다. 53GBaud EML 레이저에서 25GBaud EML 레이저를 스크리닝하는 자격 비율은 낮고 칩 구조 설계, 재료 도핑 등을 최적화하여 대역폭을 늘리는 문제와 문제를 해결하고 신뢰성을 보장해야 합니다. 53GBaud APD 검출기 칩은 국내외에서 비교적 성숙했으며 국내 제품은 성능이 우수합니다. 그만큼 PAM4 DSP 이 칩은 50Gb/s 속도로 샘플을 소량 배치하고 우수한 테스트 성능으로 지난 100년 동안 중국에서 빠르게 발전했습니다. 400Gb/s 및 XNUMXGb/s 제품은 연구 개발 단계에 있습니다.

장치 분류	키 칩	대표 제조사
		10km	40km
광칩	53GB보드 EML	미쓰비시, SEDI, 루멘텀, 브로드컴, 네오포토닉스	미쓰비시, SEDI, 루멘텀, 브로드컴, 네오포토닉스
	53GB보드 PIN	교세미、GCS、알비스	_
	53GB보드 APD	_	메이컴
전기칩	53GBaud 선형 TIA	인파이, 셈텍, 메이컴	인파이, 셈텍, 메이컴
	DSP	인파이, 브로드컴	인파이, 브로드컴

표 10: 광 모듈의 100Gb/s 10/40km 코어 광전자 칩 장치

장치 분류	키 칩	대표 제조사
		10km	40km
광학 장치	53GB CWDM EML	미쓰비시, SEDI, 루멘텀, 브로드컴, 네오포토닉스	_
	53GB nLWDM EML	_	미쓰비시, SEDI, 루멘텀, 브로드컴, 네오포토닉스
	53GBaud PIN	교세미,GCS,알비스	_
	53GBaud APD	_	메이컴
전기칩	53GBaud 선형 TIA	인파이,셈텍,메이컴	인파이,셈텍,메이컴
	DSP	인파이, 브로드컴	인파이, 브로드컴

표 11: 광 모듈의 400Gb/s 10/40km 코어 광전자 칩 장치

적용 및 배치 측면에서 100Gb/s LR1 및 400Gb/s LR4 광 모듈 제품은 기본적으로 성숙 단계에 이르렀고 시장 수요에 따라 출하량이 점차 증가했습니다. 100Gb/s ER1 및 400Gb/s ER4는 2022년 중반에 상용화될 것으로 예상됩니다. 단파장 100Gb/s 기술을 기반으로 하는 400/100Gb/s 광 모듈도 사업자 배치 및 장비 공급업체 통합의 청사진에서 중요한 위치를 차지하기 시작했으며 향후 몇 년 동안 이에 대한 수요가 많을 것입니다. 캐리어의 베어러 네트워크 모드에 따라 30/40km 광 모듈은 주로 무선 중거리 및 백홀 시나리오에서 사용됩니다. 100Gb/s ER1이 비용 우위를 가질 때 기존 100Gb/s ER4의 강력한 경쟁자가 될 것입니다. 향후 시장은 이더넷 애플리케이션 지원을 기반으로 OTN 400Gb/s 신호 요구 사항을 지원할 수 있으며 100Gb/s ER1 및 400Gb/s ER4의 애플리케이션 공간을 향상시키기 위한 추가 논의가 필요합니다.

(3) 50/100/400Gb/s 80~120km 광모듈

80~120km의 전송 거리에 대해 일관된 DWDM 기술은 DSP를 통해 링크 분산 문제를 해결하고 광 신호 대 잡음비 요구 사항을 줄이며 우수한 성능을 제공합니다. 전력 소비, 비용 및 점유 공간을 더욱 줄이기 위해 업계는 80~120km 전송 거리에 대한 직접 변조 및 감지 기술을 사용하는 DWDM 색상 및 회색 조명 기술 솔루션을 적극적으로 모색하고 있습니다.

해법		변조 코드	웨이브 밴드	채널 간격	채널 번호	FEC 유형	분산 보상	전력 효율	섬유 용량	폼 팩터	상대 비용
컬러 라이트	통일	100G DQPSK	C	100 GHz	48/96	CFEC	독립 단기 치료소	18W/100G	4.8/9.6Tb/s	QSFP-DD/ CFP2-DCO/ CFP	3
		400G 16QAM	C	100 GHz	48	CFEC	독립 단기 치료소	5W/100G	19.2Tb/s	QSFP-DD/ CFP2-DCO/ OSFP/ CFP-16L	8
	직접적인 혼탁 및 감지	50G PAM4	C	50 GHz	80	KR4/KP4 /IFEC/SFEC	외부 분산 보상 ±100ps 이상 필요	4.5W/100G	4Tb/s	QSFP28	1
		100G PAM4	C	100 GHz	80	KR4/KP4 /IFEC/SFEC	외부 분산 보상 ±40ps 이상 필요	4.5W/100G	8Tb/s	QSFP28	1.5
회색 빛	직접적인 혼탁 및 감지	4X25G NRZ	O	_	_	KR4	분산 보상이 필요하지 않음	6.5W/100G	100 Gb / s	QSFP28	0.5

표12：100G/400G 80~120km 기술 솔루션 비교

결론 :

데이터 센터의 급속한 발전과 건설은 광 모듈 시장에 기회와 활력을 가져왔습니다. 동시에 그들은 고속, 고성능, 저전력 소비, 저비용 및 지능과 같은 광 모듈에 대한 새로운 요구와 더 높은 과제를 제기했습니다. 기술 혁신을 강화하고, 시장 집적을 지도하고, 산업 기반 지원을 강화하는 것은 이러한 도전에 대처하는 효과적인 수단입니다. 업계의 모든 당사자와 상류 및 하류 산업 체인은 공동으로 힘을 구성하고 조정된 진행을 촉진해야 합니다. 기술 혁신 측면에서 새로운 재료, 새로운 디자인, 새로운 프로세스, 새로운 패키징 및 새로운 주파수 대역과 같은 기술의 R&D 및 혁신은 다양한 응용 시나리오에서 광학 모듈에 대한 새로운 요구를 충족시키는 데 사용됩니다.