Маршрут эволюции оптического модуля 800G OSFP

Маршрут 1: Маршрут EML

Оптический модуль 800G DR8 OSFP использует восемь лазеров 100G EML с большим количеством лазеров и высокой стоимостью, что является одним из наиболее зрелых решений в современной технологии. В будущем планируется реализовать 800G DR4 ОСФП, сократить вдвое количество лазеров, снизить стоимость, и в долгосрочной перспективе ожидается, что она приблизится к цене оптических модулей 400G.

Маршрут 2: Кремний Фотоника Маршрут

Кремниевая фотоника 800G в настоящее время использует решение с двойным лазерным приводом, которое повторно использует текущее решение 400G DR4. Стоимость ниже, чем у программы EML. В будущем она будет преобразована в схему управления одним лазером с использованием тонкопленочного модулятора из ниобата лития для уменьшения потерь на оптическом пути. Он может реализовать один непрерывный лазер, управляющий 8 оптическими сигналами. Он пока находится на стадии образца, сроки серийного производства не определены.

Ожидается, что однолазерное решение для кремниевой фотоники будет запущено в массовое производство в 2025 году. К тому времени стоимость кремниевого оптического модуля 800G DR8 будет еще больше снижена, но основным направлением по-прежнему остается схема кремниевой фотоники с двумя лазерами.

Маршрут эволюции 800G 2xFR4 OSFP

В 800G 2xFR4 используются 2 комплекта 4-волновых лазеров CWDM 100G EML, каждый комплект содержит 4 лазера. В будущем он превратится в FR4 с использованием 4 лазеров EML CWDM с длиной волны 200 Гбит/с.

Так как 800 г FR4 требуются 4-волновые лазеры CWDM, кремниевое фотонное решение также должно будет использовать 4-волновые лазеры CWDM. Следовательно, схема кремниевой фотоники не имеет экономического преимущества. Основным направлением является схема EML, и на данный момент ни один производитель не изучает схему кремниевой фотоники.

Маршрут эволюции 800G SR8 OSFP

В 800G SR8 используются 8 лазеров VCSEL с дальностью передачи 50 м (OM3). Из-за небольшого расстояния сценарии применения более ограничены, чем у 400G SR8. Сравнивая расстояние передачи модулей оптических приемопередатчиков SR 10G, 25G, 50G и 100G, мы видим, что чем выше одноканальная скорость лазера VCSEL, тем короче расстояние его передачи.

Поскольку одноканальная скорость оптических модулей становится все выше и выше, VCSEL вступила в период узкого места. Ожидается, что к наступлению эры оптических модулей 1.6Т, если Оптический модуль 1.6 Тл использует лазер VCSEL, расстояние будет еще больше сокращено. По мнению клиентов, кабельное решение 1.6Т будет лучшим вариантом с точки зрения стоимости. Поэтому ожидается, что в будущем лазер VCSEL уйдет с рынка оптических модулей 1.6 Тл.

От CPO к LPO

CPO

По сравнению с традиционным решением, как видно на рисунке выше, решение CPO сокращает использование одного чипа DSP, что еще больше снижает энергопотребление и стоимость. В то же время решение CPO принимает форму оптоэлектронной совместной инкапсуляции, непосредственно инкапсулируя коммутационный чип (который реализует функцию оптоэлектронного преобразования) в оптический модуль, уменьшая потери электрического сигнала от переключателя к оптическому модулю, тем самым уменьшая задержка и общее энергопотребление.

Однако проблемы возникают и из-за оптоэлектронной упаковки. Поскольку микросхема переключателя должна быть упакована в оптический модуль, возникает проблема, выполняется ли упаковка оптическим модулем или производителем переключателя. Также, если сломалась одна оптоэлектронная группа микросхем, как ее починить и кто будет ремонтировать, это технические вопросы. Поэтому для масштабного массового производства и применения потребуется не менее трех лет, либо же он может долгое время оставаться в концептуальном состоянии.

ПОЛ

В качестве альтернативы традиционному решению решение LPO с момента своего запуска привлекло широкое внимание. Решение LPO использует технологию линейного прямого привода LPO для замены DSP и использует чипы TIA и DRIVER с высокой линейностью и функцией эквалайзера, что значительно снижает энергопотребление. Однако задержка улучшается, а системный BER и расстояние передачи приносятся в жертву. Таким образом, LPO временно используется в определенных областях (на небольших расстояниях), но в будущем может использоваться на расстоянии до 500 м для удовлетворения наибольшего спроса в центрах обработки данных.

Технология LPO во многом зависит от открытости и повышения производительности микросхемы переключателя, например Tomahawk5 из T51.2T, при восстановлении сигнала для улучшения функции. В целом, LPO, как форма упаковки для оптических модулей, представляет собой нисходящий технологический путь для сменных оптических модулей, который легче реализовать и который более детерминирован, чем решение CPO.

Резюме

• Лазерное решение EML станет основной схемой Оптические модули 800G в ближайшие два года спрос на EML значительно увеличится.
• Схема кремниевой фотоники имеет больше финансовых преимуществ, чем решение EML, но существуют некоторые проблемы для массового производства, а долгосрочная надежность требует дальнейшей проверки.  
• Оптические модули 4X200G 800G следующего поколения принесут больше финансовых преимуществ, а долгосрочная стоимость, как ожидается, будет близка к стоимости оптических модулей 400G.
• Оптические модули LPO имеют преимущества в мощности и стоимости и приносят пользу пользователям, но на их освоение потребуется некоторое время, поскольку они сталкиваются со многими техническими проблемами.