知識

シリコン フォトニック チップは研究室から高速光トランシーバーの主流に移行しました。{0} 400G モジュールがハイパースケール データセンターの標準となり、AI クラスターでの 800G および 1.6T の導入が加速するにつれて、基盤となるチップ テクノロジーはもはや単なる上流の懸念事項ではなくなり、-光ファイバー ケーブル、MPO/MTP アセンブリ、リンク バジェットの設計方法を直接決定します。

200G、400G、および 800G シリコン フォトニック デバイスにおける中国国内のチップ サプライヤーの最近の進歩により、ケーブル購入者とネットワーク アーキテクトが追跡すべき新たな要素が加わりました。通信事業者、ハイパースケーラー、インテグレーターと協力する光ファイバー ケーブル メーカーとして、私たちはこの傾向をチップの話としてではなく、問題として見ています。すべての高速リンクの下にあるケーブル配線が何を意味するか.
 

400G シリコンフォトニックチップとは何ですか?

シリコン フォトニック チップは、CMOS- 互換プロセスを使用して、光学コンポーネント - 変調器、導波路、検出器、および（異種設計の場合）レーザー光源 - をシリコン基板上に統合します。リン化インジウム (InP) やガリウム砒素 (GaAs) を中心に構築された従来の個別光学系と比較して、シリコン フォトニクスは、より緊密な集積化、ビットあたりの電力の低減、既存の半導体ラインでのより優れたスケーリングを目指しています。

400G シリコン フォトニック チップは通常、PAM4 変調および DSP と組み合わせて、波長あたり 4×100G または 1×400G をサポートし、QSFP{6}}DD、OSFP、および新しい 800G/1.6T フォーム ファクタ内の光エンジンです。

シリコン フォトニクスが高速光ネットワークにとって重要な理由-

シリコン フォトニクスへの移行は、データセンター運営者であれば誰でも認識している 3 つのプレッシャー、つまり電力、密度、ビットあたりのコストによって推進されています。

• 電力効率。AI トレーニング クラスターは、単一のラック列に膨大な帯域幅を集中させており、光学系に費やされるすべてのワットはコンピューティングに使用できないワットです。シリコン フォトニクスは、400G 以上でギガビットあたりの電力を低下傾向に保つための主要なアプローチとなっています。
• 統合密度。同じモジュールの設置面積にさらに多くのレーンを収めることで、800G および 1.6T トランシーバーがフロント パネルに到達できるようになります。
• 製造規模。標準のウェーハ ライン上にフォトニック デバイスを構築することで、AI やクラウド構築の需要に合わせて量を増やすことができます。{0}}

トランシーバーの速度がネットワーク設計にどのようにマッピングされるかについて詳しくは、次のメモを参照してください。800G光モジュール一般的なインターフェイス オプションと、それぞれが実際の展開でどこに配置されるかを説明します。

国産400Gシリコンフォトニックチップの推進

過去 10 年間のほとんどにおいて、400G 以上のハイエンド シリコン フォトニック チップは米国と日本のサプライヤーが独占していました。{0}そのイメージは変わりつつあります。 Accelink Technologies や HG 純正 (Huagong Zhengyuan) - を含む中国のサプライヤー - は、自社の 200G、400G、および 800G シリコン フォトニック デバイスが生産段階に達し、独自の光学エンジンとモジュールに組み込まれるように設計されていると公式に発表しました。

特定の月の収量、価格、顧客の注文、テスト時間に関する具体的な主張は、会社の提出書類、監査済みの報告書、または主要な業界の報道によって裏付けられるまで、慎重に扱う必要があります。公に明らかになっているもの、そしてケーブル層にとって重要なのは、より広範な方向性です。つまり、シリコン フォトニクスの供給がより多様化し、より多くの 400G および 800G 光エンジンが市場に投入され、AI- 主導型およびクラウド-主導型の導入が加速されます。

この方向性はチップ自体をはるかに超えた影響を及ぼします。

400G シリコン フォトニクスにより光ファイバー ケーブルの要件は変わりますか?

ファイバーストランド自体 - シングルモード- またはマルチモードガラス - を 400G 用に再発明する必要はありません。 IEEE 802.3 ファミリイーサネット規格400GBASE-DR4、FR4、LR4、SR4.2、SR8、およびほとんどのデータセンターやメトロ ネットワークにすでに導入されている同じファイバー タイプ上の関連インターフェイスを定義します。

何が変わるかというと、リンクがどれほど容赦のないものになるかということです。より高いシンボル レートと PAM4 変調により、損失バジェットが厳しくなり、モード分割ノイズと波長分散に対する感度が向上し、これまでの 10G や 25G よりもコネクタの品質が重視されます。実際には、これはケーブル層にとって次の 3 つのことを意味します。

1. 挿入損失の方が重要です。10G では許容できたすべてのパッチ パネル、スプライス、MPO インターフェイスでのわずかな追加 dB により、400G リンクが切断される可能性があります。
2. リーチはスペックシートよりも短いです。実際の 400G/800G リンクは、実際のコネクタ数と曲げ損失に予算が費やされるため、絶対最大到達距離で実行されることはほとんどありません。{2}
3. データセンター内では並列光学系が主流です。DR4/SR4/SR8 インターフェイスは、デュプレックス LC ペアではなく、8 ファイバーまたは 16 ファイバー MPO トランクに依存します。

   

データセンターのケーブル配線、MPO/MTP、低損失ファイバーへの影響{0}}

400G でのシングルモードとマルチモードの比較-

データセンターの距離が約 100 m 未満の場合、SR- クラスのトランシーバーと組み合わせた OM4 および OM5 マルチモード ファイバーはコストベースで引き続き魅力的です。 500 m 到達距離以上、およびほぼすべての AI クラスタ ファブリックと DCI リンクでは、シングルモードが優勢です。{6}}多くの通信事業者は現在、構築ラン用に低損失の G.652.D を標準化しており、長距離セグメント用には G.654.​​E を検討しています。-

400G/800G 設計の議論で頻繁に登場する 2 つの製品リファレンスは、低損失 G.652.D シングルモード ファイバー-そして私たちのG.654.​​E 超-低-損失ファイバー長距離および DCI アプリケーション向け。-マルチモード短距離リンクの場合、OM4ファイバーOM5 は依然として主力製品であり、SWDM が適用される場合には OM5 が魅力的です。

MPO/MTP および並列光学系

ほとんどの 400G および 800G 短距離インターフェースは並列であるため、MPO{7}}12 および MPO-16 トランクはデータセンター ファブリックのデフォルトのインフラストラクチャとなっています。極性管理（タイプ A、B、または C）、ピン留め端とピン留めされていない端、シングルモード用の低損失 APC コネクタ、端面の清浄度が、400G リンクが正常に起動するか FEC エラーでスラッシングするかに影響を与えるようになりました。{9}}

私たちの概要MPO/MTP製品この層で通常使用されるトランク、ハーネス、変換モジュールと、その注意事項について説明します。MPO と MTP の違いは、サプライヤーのデータシートを比較する購入者にとって役立つ入門書です。

損失バジェットの計算

400G-DR4 および同様のインターフェースの場合、FEC 後の運用リンク バジェットは十分に小さいため、平凡な品質の追加の 2 つの MPO コネクタ ペアでマージン全体を消費してしまう可能性があります。すべてのブレークアウト ポイント - で低損失のコネクタを指定し、挿入損失と OTDR テストで検証する - はオプションではなくなりました。私たちの実践的なガイド光ファイバーケーブルのテスト高速リンクを有効にする前に確認すべき事項について説明します。-
 

ケーブル購入者が 400G および 800G ネットワークについて考慮すべきこと

メーカーの観点から見ると、最もクリーンな 400G/800G ターンアップを実現しているオペレータとインテグレータは、次のような共通のチェックリストを共有する傾向があります。{2}

• 損失予算を早期にロックダウンします。各リンクの範囲内にどのインターフェース (DR4、FR4、LR4、SR4.2、SR8) があるかを決定し、ケーブルが吸収できるコネクタ ペアの数とファイバーの長さを逆計算します。-
• 1 つまたは 2 つの繊維グレードを標準化します。G.652.D、低損失 G.652.D、および G.654.​​E を明確なルールなしに混合すると、接合点の不一致が生じ、現場で混乱が生じます。-
• MPO の極性は現場での修正ではなく、設計上の決定として扱います。事前にタイプ A、B、または C を選択し、それをすべての図面に文書化します。
• デマンド コネクタの端面の品質-。シングル-モードの APC がデフォルトになりました。 UPC は、反射率の予算が許す場合にのみ受け入れられます。
• 次のステップに向けて計画を立てます。ケーブル配線は 10+ 年にわたって償却されます。トランシーバーの回転がはるかに速くなります。 400G 専用に設計されたプラントは、800G または 1.6T を正常に受け入れません。

調整された構築を計画しているオペレーターの場合は、{0}}データセンター接続ソリューション概要では、トランク、パッチ、およびモジュール層が一般にどのように一緒に指定されるかを説明します。光ファイバーデータセンターのケーブル配線このページでは、ハイパースケールおよび AI クラスターの展開で使用される特定の製品ファミリーについて説明します。

これが業界にとって何を意味するか

国内のシリコンフォトニック供給が引き続き 400G で拡大し、800G に向けて進むと、次の 3 つの下流効果が期待できます。

• 光モジュールの価格プレッシャーがチップ側で緩和され、高品質のケーブル配線とコネクタ - に予算が解放されます。まさに現場で高速リンクが最も頻繁に故障する箇所です。{2}
• 800G と 1.6T への移行は、サプライ チェーンの多くが連続的にではなく並行して大量生産されるため、圧縮されます。-
• 新しい光学系を最も積極的に利用する AI クラスタ オペレータは、重要なコンポーネントの 2 番目のソースを獲得し、ファブリック構築の計画期間を改善します。{0}}

これらの結果はいずれもファイバー自体の物理を変更しません。変化するのは、購入者が光学系に適合するケーブルを準備する必要があるペースです。

まとめ

400G シリコン フォトニクスは単なる見出しではありません - は、800G と 1.6T を主流のデータセンターと AI クラスターの導入に押し込む基礎となるエンジンです。中国のサプライヤーによる継続的な進歩を含め、より多様化したシリコンフォトニクスのサプライチェーンは、その移行を根本的に方向転換するのではなく、むしろ加速させています。

光ファイバー ケーブルの購入者にとって、実質的なポイントは簡単です。ファイバーの素線は変わっていませんが、雑なケーブル配線に対する耐性は変化しています。損失予算の厳格化、光学系の並列化の増加、速度アップグレードの高速化などにより、ケーブル仕様は低損失コンポーネント、慎重な MPO 極性計画、規律あるリンク テストに向けて推進されています。-現在、その規律を自社の工場に組み込んでいるオペレーターは、今日のトランシーバーのみを最適化するオペレーターよりもはるかに少ない再作業で、次の 2 世代の光学系を吸収できるでしょう。