Futur tad-Data: 400g Modulu Ottiku

 

 

Il-Gwerer tal-Fatturi tal-Form Ħadd Ma Jitkellem Onestament

 

Imxi fi kwalunkwe konferenza ta' netwerking ottiku u tisma' d-dibattitu QSFP-DD kontra OSFP inkwadrat bħala paragun tekniku. Mhuwiex. Hija ġlieda politika liebsa spec sheets.

QSFP-DD rebaħ il-battalja tal-volum qabel ma ntbagħat l-ewwel swiċċ 400G. Il-kompatibilità b'lura mal-gaġeġ QSFP28 fissret li kull operatur tan-netwerk jista 'teoretikament jaġġorna mingħajr ma jneħħi l-infrastruttura eżistenti. Dak "teoretikament" qed jagħmel heavy lifting-Rajt inġiniera jqattgħu tmiem il-ġimgħa sħaħ jippruvaw jagħmlu l-wirt tal-firmware tal-iswiċċ jirrikonoxxu moduli ta' densità doppja- li fiżikament tajbin iżda elettrikament iġibu ruħhom ħażin.

OSFP ġie mill-kamp ta 'Arista b'pitch sempliċi: modulu akbar, termali aħjar, iddisinjat għal 400G mill-bidu nett minflok iġiegħel tmien korsiji f'gaġġa mibnija għal erbgħa. Is-sink tas-sħana integrat jimmaniġġja 15-20 watt mingħajr ma jaqta' l-għaraq. QSFP-DD bi 12-il watt? Diġà qed timbotta l-limiti termali fi skjeramenti ta 'densità għolja.

L-industrija għażlet QSFP-DD xorta waħda. Il-kompatibbiltà tirbaħ. Dejjem għandu.

Imma hawn dak li l-artikoli tat-tqabbil tal-fattur tal-forma qatt ma jsemmu: id-differenzi fil-kapaċità termali jikkumbinaw b'mod drammatiku fuq skala. Swiċċ ta' 32-port 400G imħaddan b'mod sħiħ b'moduli QSFP-DD ixerred bejn wieħed u ieħor 640 watt mill-ottika biss. Dak qabel l-iswiċċ ASIC, pjan ta 'kontroll, fannijiet, provvisti ta' enerġija. Qed nitkellmu 1.5-2 kilowatts totali f'chassis 1RU. L-inġinerija tal-fluss tal-arja meħtieġa biex iżżomm dawk il-moduli taħt il-limiti tat-temperatura tal-junction tillimita l-fruntieri fuq id-disinn aerospazjali.

 

PAM4 Għamel Kollox Iktar

 

Kulħadd jiċċelebra PAM4 għall-irduppjar tal-effiċjenza spettrali. Ħadd ma jsemmi l-ħmar il-lejl tal-inġinerija li ħoloq.

NRZ kien sempliċi. Żewġ livelli ta 'vultaġġ. Is-sinjal jew jirrappreżenta waħda jew żero. Id-dijagramma tal-għajnejn tiegħek għandha fetħa waħda. Jekk huwa nadif, int golden.

PAM4 jittrasmetti żewġ bits għal kull simbolu billi juża erba 'livelli ta' amplitudni. Tliet fetħiet tal-għajnejn f'munzelli. Kull għajn hija bejn wieħed u ieħor-terz tal-għoli ta' għajn NRZ ekwivalenti. Il-marġini tal-istorbju kollass. F'daqqa waħda kull millimetru ta 'traċċa PCB huwa importanti. Kull via toħloq riflessjoni. Kull diskontinwità tal-impedenza bejn l-ASIC ospitanti u l-gaġġa tal-modulu ottiku ssir tħassib dwar l-affidabbiltà.

Jien qattajt sitt xhur niddibaggja skjerament 400G fejn dehru żbalji CRC każwali fuq portijiet speċifiċi. Il-kawża ewlenija? Konnettur kemmxejn barra-of-spec fuq il-bord ospitanti ħoloq telf ta' ritorn biżżejjed biex jikkorrompi l-aktar għajn PAM4 baxxa. Perfettament multa għal traffiku 100G. Katastrofiku għal 400G.

Ir-rispons tal-industrija kien FEC obbligatorju. Ma tistax tħaddem l-ottika 400G PAM4 mingħajr korrezzjoni tal-iżbalji bil-quddiem-il-BER mhux maħdum sempliċement jaqbeż il-limiti li jistgħu jintużaw. RS(544,514) iżid madwar 300 nanosekondi ta 'latency. Mhux enormi. Imma għid dan lill-cluster HPC li jħaddem impjiegi MPI fejn kull mikrosekonda ta 'latency ta' denb taffettwa l-ħin tat-tlestija tax-xogħol.

 

 

Silicon Photonics Kellu Isalvana

 

Il-pitch għall-fotonika tas-silikon ħsejjes perfett fuq il-karta. Lieva għexieren ta 'snin ta' investiment fab CMOS. Integra modulaturi, photodetectors, u waveguides fuq ċippa waħda. Ikseb ekonomiji ta' skala li l-komponenti diskreti InP u GaAs qatt ma setgħu. Il-konsum tal-enerġija jonqos 20-30%. L-ispejjeż eventwalment jilħqu l-parità imbagħad inaqqsu l-approċċi tradizzjonali.

Intel bagħtet aktar minn tliet miljun transceiver fotoniku tas-silikon 100G. Alibaba skjerat moduli fotoniċi tas-silikon 400G DR4 fin-netwerk tas-sħab tagħhom li bdew fl-2020. It-teknoloġija taħdem.

Iżda l-fotonika tas-silikon għandha sigriet maħmuġ: is-sorsi tad-dawl għadhom ma jistgħux ikunu silikon.

Ikollok bżonn ta' lejżer estern-tipikament die tal-fosfid tal-indju-jew imwaħħal mal-PIC tas-silikon jew akkoppjat permezz tal-fibra. Dik l-integrazzjoni ibrida żżid il-kumplessità tal-manifattura. Ir-rendimenti jsofru. Il-vantaġġ fl-ispiża li kulħadd imwiegħed jibqa' jiġi mbuttat ġenerazzjoni oħra 'l barra.

Il-kumpaniji li jirduppjaw il-fotonika tas-silikon għal 400G jinkludu xi nies intelliġenti ħafna li jagħmlu imħatri għaljin ħafna. L-akkwisti ta’ Cisco ta’ Luxtera u Acacia ammontaw għal $3.26 biljun. Dak mhux flus tal-baġit tar-R&D. Dak hu investiment strateġiku fl-infrastruttura.

Id-dejta dwar is-sehem tas-suq tgħid storja aktar ikkumplikata. Skont LightCounting, il-moduli fotoniċi tas-silikon għadhom jirrappreżentaw taħt l-10% tat-total ta 'vjeġġi ta' 400G minkejja snin ta 'hype. Transceivers tradizzjonali bbażati fuq EML-dominaw l-applikazzjonijiet DR4 u FR4. It-tranżizzjoni tat-teknoloġija qed isseħħ aktar bil-mod milli ssuġġerew l-istqarrijiet għall-istampa.

 

X'jaħbu L-Ispeċ Sheets Dwar Reach

 

Il-konvenzjoni tal-ismijiet IEEE għall-ottika 400G tidher ta 'għajnuna sakemm tipprova fil-fatt tixtri moduli.

400G-SR8: 100 metru fuq fibra multimode. Tmien korsiji paralleli f'850nm. Multa għal konnessjonijiet fi-rack. Terribbli għal kull ħaġa oħra.

400G-DR4: 500 metru fuq fibra b'modalità waħda-. Erba' korsiji paralleli f'1310nm. Il-workhorse għall-biċċa l-kbira tal-interkonnessjonijiet taċ-ċentru tad-dejta.

400G-FR4: 2 kilometri, single-mode, wavelengths CWDM multiplexed fuq par wieħed ta' fibri. Juża lejżers modulati esternament għaljin.

400G-LR4: 10 kilometri. L-istess skema ta 'wavelength bħal FR4 iżda b'amplifikazzjoni ottika biex testendi l-firxa.

Sempliċi biżżejjed. Ħlief manifatturi jilagħbu malajr u laxka ma 'dawn id-denominazzjonijiet kontinwament.

Rajt moduli "DR4-kompatibbli" li jolqtu 500 metru taħt kundizzjonijiet tal-laboratorju u jonqsu f'300 metru b'impjant tal-fibra attwali li għandu telf ta 'konnettur kemmxejn elevat. L-ispeċifikazzjoni tgħid 500 metru b'baġit ta 'link ta' 7dB. Il-matematika taħdem perfettament billi wieħed jassumi konnessjonijiet verġni kullimkien. Ir-realtà tinkludi konnetturi maħmuġin, splices imperfetti, u ġirjiet tal-fibra li ħadu passaġġ kemmxejn itwal permezz tas-saqaf milli indikat id-disinji tal-ġestjoni tal-kejbils.

Il-firxa ta' 2km FR4 tinstema' adegwata sakemm tkun qed tgħaqqad bini fuq kampus u tiskopri l-passaġġ tal-fibra tiegħek tkejjel 2.3 kilometri. Issa għandek bżonn moduli LR4 bi tliet darbiet l-ispiża, jew ikollok kreattiv bl-amplifikazzjoni, jew taċċetta li din ir-rabta fil-fatt mhux se taħdem.

 

Id-Deċiżjoni DR4 Versus FR4

 

Dan fil-fatt huwa importanti għal skjeramenti reali u ħadd ma jispjegaha sew.

DR4 juża erba 'fibri paralleli għat-trażmissjoni u erba' biex jirċievu. Tmien fibri totali. Konnettur MPO-12 b'erba 'pożizzjonijiet mhux użati. Jilħqu massimu 500 metru. Konsum tal-enerġija tipikament 8-10 watts. Il-modulu jiswa bejn wieħed u ieħor 60% tal-FR4 ekwivalenti.

FR4 juża multiplexing tad-diviżjoni tal-wavelength biex ipoġġi l-erba 'korsiji kollha fuq par ta' fibra waħda. Konnettur LC duplex. Jilħqu massimu 2 kilometri. Konsum ta 'enerġija tipikament 10-12 watts. Ipprezzar premium minħabba li l-lejżers EML mhumiex irħas.

It-topoloġija tal-fibra tiddetermina kollox.

Ċentru tad-data Greenfield b'kejbils strutturati li tispeċifika? Il-fibra parallela tagħmel sens. Mexxi kejbils trunk MPO bejn ringieli. Uża DR4 kullimkien. L-ispiża tal-ottika aktar baxxa tikkumpensa l-fibra żejda.

Ambjent brownfield b'impjant tal-fibra duplex eżistenti? FR4 jew qed tiġbed kejbil ġdid.

Ambjent imħallat b'xi ġirjiet paralleli u xi impjant tal-wirt duplex? Merħba għall-ħmar il-lejl tal-kompatibilità. Int ser tispiċċa b'żewġ tipi ta 'moduli, stili ta' konnettur differenti, u mill-inqas kabinett wieħed fejn xi ħadd uża l-korda tal-garża ħażina u qatta 'erba' sigħat issolvi l-problemi "link down" allerti.

 

Il-Mistoqsija tat-Tbegħid

 

Modulu 400G-DR4 fih erba' korsiji 100G. Kull korsija topera b'mod indipendenti fis-saff ottiku. Dan jippermetti tbegħid-il-konnessjoni ta' port wieħed ta' swiċċ 400G ma' erba' apparati 100G separati bl-użu ta' assemblaġġ tal-fibra tat-tbegħid.

L-ekonomija ħoss konvinċenti. Port wieħed 400G. Erba 'servers 100G. Ebda ħtieġa għal portijiet ta 'swiċċ addizzjonali.

Ir-realtà hija aktar ikkumplikata.

Switch ASICs mhux dejjem jappoġġjaw konfigurazzjonijiet ta 'tbegħid arbitrarji. Xi pjattaformi jeħtieġu firmware speċifiku. Oħrajn jippermettu biss tbegħid fuq ċerti gruppi tal-port. Xi ftit jimplimentaw tbegħid fil-ħardwer iżda l-munzell tas-softwer ma jesponix l-għażla tal-konfigurazzjoni.

Agħar: kejbils tat-tbegħid joħolqu inkubi ta 'appoġġ. Il-problema hija l-modulu 400G, l-assemblaġġ tat-tbegħid, jew wieħed mill-erba 'portijiet tal-apparat 100G? Is-soluzzjoni tal-problemi teħtieġ li tpartit kejbils, tittestja kull sieq b'mod indipendenti, u titlob li l-kwistjoni tkun riproduċibbli.

Rajt organizzazzjonijiet jistandardizzaw fuq 100G nattiv kullimkien speċifikament biex jevitaw il-kumplessità tat-tbegħid. L-ottika tiswa aktar. Id-densità tal-port tal-iswiċċ ibati. Iżda s-sempliċità operattiva tirbaħ.

 

 

Realtà tal-Konsum tal-Enerġija

 

Kull karta tad-dejta tal-modulu 400G telenka l-konsum tal-enerġija. In-numri huma teknikament preċiżi u prattikament inutli.

QSFP-DD DR4 jista' jispeċifika 8.5 watts tipiċi. Dik hija t-tpinġija tal-modulu mill-ferrovija 3.3V tas-swiċċ taħt kundizzjonijiet operattivi normali. Ma tinkludix il-qawwa addizzjonali li l-iswiċċ ASIC jikkonsma waqt is-sewqan ta 'dawk it-tmien korsiji PAM4 50G. Ma tqisx l-immaniġġjar termali overhead-fannijiet aktar qawwija, fluss ta 'arja addizzjonali, forsi tkessiħ supplimentari.

Fi 32 port għal kull swiċċ, id-differenza bejn il-moduli ta '8 watt u 12-watt tikkomposti għal 128 watt. Dak mhux trivjali meta tkun qed tippjana d-distribuzzjoni tal-enerġija għal ringiela sħiħa ta 'xtillieri.

Iċ-ċaqliq minn 100G għal 400G ma jikkwadruplax il-konsum tal-enerġija għal kull port-il-kisbiet fl-effiċjenza mill-integrazzjoni u t-titjib tad-DSP jgħinu. Iżda l-qawwa aggregata għal kull swiċċ żdiedet b'mod assolut. Iċ-ċentri tad-dejta li ppjanaw infrastruttura elettrika u tat-tkessiħ madwar densitajiet ta '100G qed jiskopru restrizzjonijiet ta' kapaċità meta jaġġornaw għal 400G b'popolazzjoni sħiħa.

 

Il-Kompatibbiltà Mhijiex Binarja

 

Il-bejjiegħa jħobbu jsostnu "kompatibbli mal-pjattaformi tal-iswiċċ ewlenin kollha." Din id-dikjarazzjoni hija teknikament difiżibbli u prattikament qarrieqa.

Il-kompatibilità tal-modulu ottiku tiddependi fuq aktar minn tajbin fiżiku u sinjalar elettriku. Il-protokolli DOM (Monitoraġġ Ottiku Diġitali) ivarjaw bejn il-bejjiegħa. L-implimentazzjonijiet tas-CMIS (Common Management Interface Speċifikazzjoni) għandhom biżżejjed flessibilità li żewġ implimentazzjonijiet "konformi" jistgħu ma jaħdmux b'mod nadif. Xi swiċċijiet jiċċekkjaw il-kodiċijiet tal-ID tal-bejjiegħ u jirrifjutaw li jixegħlu kompletament moduli mhux rikonoxxuti.

Is-suq griż għall-ottika 400G "kompatibbli" sploda preċiżament minħabba li l-moduli tal-isem tal-marka-swew 3-5 darbiet aktar minn alternattivi ta' partijiet terzi. Xi wħud minn dawk l-alternattivi jaħdmu bla difetti. Oħrajn jikkawżaw problemi sottili li jimmanifestaw biss taħt mudelli speċifiċi tat-traffiku jew wara li jaħdmu għal ġimgħat.

Ittestjajt personalment moduli 400G DR4 ta'-parti terza li għaddew minn kull kejl ta' konformità fil-laboratorju u mbagħad tefgħu żbalji FEC li ma jistgħux jiġu kkoreġuti għal 2% tat-traffiku taħt tagħbija ta' produzzjoni. It-temperatura ġewwa l-modulu taħt operazzjoni sostnuta ta'-bandwidth għoli qabżet dak li setgħu jimmaniġġjaw il-komponenti ottiċi. Il-modulu ħadem. Sakemm ma kienx.

 

X'ifisser 800G għal 400G

 

It-tranżizzjoni 800G diġà għaddejja. Hyperscalers qed jużaw 800G illum. Il-bqija tal-industrija se ssegwi fi żmien 18-24 xahar.

Dan ma jaħdimx 400G-il-moduli se jintbagħtu għal snin-iżda jibdel l-ekonomija.

800G juża tmien korsiji 100G minflok it-tmien korsiji 50G ta '400G. L-istess modulazzjoni PAM4, rata ta' simbolu ogħla għal kull korsija. Il-fiżika ssir aktar diffiċli. L-envelops termali jimbuttaw lejn 20-25 watt għal kull modulu. Il-vantaġġ ta 'headroom termali ta' OSFP isir aktar rilevanti f'dawn il-livelli ta 'enerġija.

Aktar importanti minn hekk, il-moduli 800G jistgħu joħorġu għal konfigurazzjonijiet doppji 400G. Modulu wieħed 800G-2xDR4 jipprovdi żewġ links indipendenti 400G. Għal ambjenti b'rekwiżiti mħallta ta '400G u 800G, din il-kapaċità ta' tbegħid tissimplifika l-ġestjoni tal-inventarju.

L-operaturi taċ-ċentru tad-dejta li nitkellem magħhom qed iżommu l-aktar f'400G għall-konnettività tal-weraq-sinsla filwaqt li jevalwaw 800G għall-interkonnessjonijiet tal-clusters tal-GPU fejn id-densità tal-bandwidth hija l-aktar importanti. Il-piżijiet ta' xogħol ta' taħriġ tal-AI bix-xejriet ta' komunikazzjoni kollha-għal-kollha ġenwinament jenfasizzaw il-links 400G b'modi li t-traffiku tradizzjonali tat-tramuntana-nofsinhar qatt ma għamel.

 

L-Orizzont tal-Ottika Ippakkjat Ko-

 

Kulħadd fl-industrija jaf li CPO ġej. Transceivers ottiċi integrati direttament ma 'swiċċ ASICs. Ebda moduli pluggable fil-livelli kollha. Il-konsum tal-enerġija jinżel minn 15-il picojoule kull bit għal forsi 5, potenzjalment taħt 1 picojoule hekk kif it-teknoloġija timmatura.

NVIDIA ħabbret pjanijiet CPO għall-hardware 2025/2026. Meta u Microsoft wrew prototipi. L-OIF qed tistandardizza l-interfaces.

Il-mistoqsija mhix jekk isseħħx CPO. Huwa jekk jiġrix malajr biżżejjed biex jimpurtah għaċ-ċiklu tal-ippjanar attwali tiegħek.

Il-qari tiegħi: l-ottiki pluggable jiddominaw mill-inqas fl-2028 għall-biċċa l-kbira tal-iskjeramenti. CPO jista 'jidher fil-bini tad-dwana ta' hyperscaler aktar kmieni. Il-flessibbiltà operattiva tal-moduli hot-iskambjabbli-l-abbiltà li tissostitwixxi ottika falluta mingħajr ma tingħalaq swiċċ-tgħodd ħafna għal ambjenti mingħajr N+1 redundancy kullimkien.

Ippjana għal 400G u 800G pluggable llum. Baġit għall-evalwazzjoni tas-CPO fi tliet snin. Tħallix slides tal-pjan direzzjonali tal-bejjiegħ jaċċellera skadenzi li r-realtà tal-manifattura ma tistax tappoġġja.

 

Gwida Prattika Li Attwalment Tgħin

 

Għal bini ġdid: standardizza fuq DR4 b'infrastruttura tal-fibra parallela. L-iffrankar ta 'spejjeż fuq il-kompost FR4 f'eluf ta' moduli. Ippjana l-enerġija u t-tkessiħ għal 10 watts għal kull modulu anki jekk il-folji tal-ispeċifikazzjonijiet iwiegħdu 8.

Għal titjib: awditja l-impjant tal-fibra eżistenti tiegħek b'mod ossessiv. Kun af it-telf attwali mkejjel fuq kull segment. Skopri l-ksur tal-limitu DR4 ta '400 metru qabel ma jaslu l-ottiki tiegħek.

Għal clusters AI: 800G diġà hija t-tweġiba t-tajba. It-talbiet tal-bandwidth jiġġustifikaw il-premium. Tagħmelx nofs-pass għal 400G jekk il-piżijiet tax-xogħol tiegħek se jaqbżuh fi 18-il xahar.

Għal kulħadd: ittestja b'mod estensiv l-ottika ta'-parti terza qabel l-iskjerament tal-volum. L-iffrankar tal-ispejjeż huwa reali. Hekk huma l-fallimenti. Ivvalida bil-pjattaformi tal-iswiċċ speċifiċi tiegħek taħt tagħbija realistika qabel ma tikkommetti dollari tal-inventarju.

It-teknoloġija taħdem. Għoxrin miljun modulu 400G u 800G mibgħuta fl-2024 għal raġuni. Iżda t-tranżizzjoni minn 100G teħtieġ attenzjoni għal dettalji li l-folji tal-ispeċifikazzjonijiet u l-materjali tal-kummerċjalizzazzjoni jitħallew barra b'mod konvenjenti. Il-fiżika ma jimpurtax mill-kalendarju tal-iskjerament tiegħek.