Классификация оптических приемопередатчиков 800G

В этом году началось массовое производство оптических приемопередатчиков 800G. Благодаря распространению технологий искусственного интеллекта, таких как ChatGPT, рыночный спрос на оптические приемопередатчики 800G еще больше увеличился. Здесь мы сортируем информацию об оптических трансиверах 800G для вашей справки.

800G=8*100G=4*200G, поэтому в зависимости от одноканальной скорости его можно разделить на две категории, а именно: одноканальные 100G и 200G. Соответствующая архитектура показана на рисунке ниже.
Одноканальные оптические приемопередатчики 100G могут быть реализованы быстро, в то время как 200G предъявляют более высокие требования к оптическим устройствам. Поскольку текущая максимальная скорость, поддерживаемая электрическим интерфейсом, составляет 112 Гбит/с PAM4, для случая одного канала 200G для преобразования требуется редуктор.

8x100GbE, 2x200GbE

Для многомодовых оптических приемопередатчиков 800G в основном существует два стандарта, соответствующих случаю, когда расстояние передачи составляет менее 100 м.
1) 800 г SR8
Он использует схему VCSEL, длину волны 850 нм и одноканальную скорость 100 Гбит/с PAM4, для чего требуется 16 волокон. Это можно рассматривать как модернизированную версию 400G SR4 с удвоенным количеством каналов. Его оптический интерфейс — MPO-16 или 2-рядный MPO-12, как показано на рисунке ниже.

МПО-16 или МПО-12 ДВУХРЯДНЫЙ

2) 800Г СР4.2
Схема использует длины волн 850 нм/910 нм и двунаправленную передачу с использованием DeMux в модуле для разделения двух длин волн. Одноканальная скорость составляет 100 Гбит/с PAM4, для которой требуется 8 волокон. По сравнению с SR8 количество волокон в этом решении уменьшено вдвое. Его блок-схема показана на рисунке ниже:

800G PAM4 CDR

Его оптический интерфейс показан на рисунке ниже с использованием интерфейса MPO-12.

МПО-12 БиДи

Для одномодового режима существуют различные стандарты для оптических приемопередатчиков 800G.
1) 800G DR8, 800G 2xDR4 и 800G PSM8
Внутренняя архитектура этих трех стандартов аналогична, включая 8 Tx и 8 Rx, с одноканальной скоростью 100 Гбит/с, требующей 16 волокон.

Архитектура приемопередатчика 800G-PSM8/DR8 OSFP/QSFP-DD

Дальность передачи PSM8 составляет 100 м, а дальность передачи DR8 и 2*DR4 составляет 500 м. Оптический интерфейс 2xDR4 — это 2 MPO-12, как показано на рисунке ниже, его можно соединить с оптическими модулями 400G DR4 для облегчения модернизации центра обработки данных. Оптический интерфейс для PSM8 и DR8 — MPO-16.

Двойной МПО-12

2) 800G 2xFR4 и 2xLR4
Внутренние структуры этих двух стандартов аналогичны, включая 4 длины волны, а одноканальная скорость составляет 100 Гбит/с. Количество волокон уменьшается с помощью Mux, и требуется 4 волокна, как показано на рисунке ниже.

Двойной 400G PAM CDR

Эти два решения являются модернизацией оптических приемопередатчиков 400G FR4 и LR4, использующих длины волн CWDM4 1271/1291/1311/1331 нм. 2xFR4 поддерживает расстояние передачи 2 км, а 2xLR4 поддерживает расстояние передачи 10 км. Его оптический интерфейс использует двойной интерфейс CS или двойной дуплексный интерфейс LC.

Двойной CS и двойной дуплексный LC

3) 800 г FR4
В этой схеме используются четыре длины волны, а скорость одного канала составляет 200 Гбит/с, что требует двух оптических волокон для поддержки расстояния передачи 2 км, как показано на рисунке ниже.

ASIC коробки передач от 800G PAM4 до 400G PAM4

Он использует дуплексный оптический интерфейс LC, как показано на рисунке ниже.

Дуплексный оптический интерфейс LC

4) 800 г ФР8
Решение использует 8 длин волн, и скорость каждой длины волны составляет 100 Гбит/с, два оптических волокна необходимы для поддержки расстояния передачи 2 км, как показано на рисунке ниже. Восемь каналов длин волн составляют 1271/1291/1311/1331/1351/1371/1391/1411 нм соответственно.

800 г FR8

И QSFP-DD, и OSFP могут поддерживать 800G, и сравнение между ними показано на рисунке ниже. Для оптических приемопередатчиков 800 компания QSFP-DD сделала несколько дополнительных обновлений, а именно QSFP-DD800.

КСФП-ДД и OSFP

Основные различия между ними:
1) размер: OSFP немного больше по размеру

Сравнение размеров QSFP-DD и OSFP

2) энергопотребление: энергопотребление OSFP немного выше, чем у QSFP-DD.
3) совместимость: QSFP-DD полностью совместим с QSFP28 и QSFP+, а OSFP несовместим.

В настоящее время серийно производится одномодовый Оптические трансиверы 800G в основном принять решение EML. Сможет ли кремниевая фотоника найти место на рынке? Пока неизвестно, в основном это зависит от стоимости и энергопотребления. Для одноволнового решения 200G двумя возможными техническими путями являются EML или тонкопленочный ниобат лития.