400G Optical Module: Cov Nta Tseem Ceeb & Cov txiaj ntsig

 

PAM4 Kev muaj tiag

 

Nov yog qee yam uas coj kuv mus rau sab hauv: PAM4 tsis yog "NRZ zoo dua." Nws yog qhov sib txawv ntawm cov teeb liab kev ncaj ncees sib tw.

NRZ muab peb ob theem amplitude. Siab lossis qis. Ib los yog xoom. Huv si, yooj yim, thiab nws ua haujlwm zoo nkauj los ntawm 25G ib txoj kab. Tab sis thaum kev lag luam sim thawb NRZ mus rau 50G, physics tau nres kev koom tes. Daim duab qhov muag poob. Kev sib npaug tsis tuaj yeem ua tau. Cov nqi tsim khoom lag luam rau cov khoom lag luam uas tuaj yeem tswj tau cov teeb liab kev ncaj ncees ntawm cov kev nrawm no tau txwv tsis pub rau kev xa tawm ntim.

PAM4 daws qhov teeb meem ceev los ntawm kev encoding ob lub cim ib lub cim hla plaub theem amplitude. Tib baud tus nqi, ob zaug cov ntaub ntawv. Elegant, tiag tiag. Tsuas yog tam sim no koj tus neeg txais yuav tsum paub qhov txawv ntawm plaub theem voltage es tsis txhob ntawm ob, thiab qhov sib nrug ntawm cov qib no yog kwv yees li ib feem peb ntawm qhov nws tau nrog NRZ. Cov lej ua haujlwm tawm mus txog kwv yees li 10dB lub teeb liab phem dua - rau - suab nrov piv. Qhov ntawd tsis yog qhov yuam kev hloov pauv- qhov ntawd yog qhov sib txawv ntawm qhov txuas uas ua haujlwm thiab qhov tsis ua haujlwm.

Uas yog vim li cas txhua 400G transceiver ships nrog rau pem hauv ntej yuam kev kho nyob rau hauv. Tsis xaiv. Tsis yog "pom zoo kom ncav cuag ntev." Yuav tsum tau. Lub Reed-Solomon RS(544,514) FEC-dab tsi cov qauv hu ua KP4-ntxiv cov cim parity uas cia tus txais yuav kho qhov yuam kev yam tsis muaj kev xa rov qab. Yog tsis muaj nws, PAM4 txuas yuav siv tsis tau.

 

Daim Ntawv Pov Thawj Txoj Cai

 

Kuv tau zaum dhau ntawm QSFP ntau dua -DD piv rau OSFP kev sib cav ntau dua li kuv nco qab.

QSFP-DD camp sib cav rov qab sib raug zoo. Thiab lawv yog lawm-koj tuaj yeem qhib QSFP28 module rau hauv QSFP-DD tawb thiab nws ua haujlwm. Koj qhov peev txheej 100G optics uas twb muaj lawm tsis raug tso tseg. Daim ntawv ntsuas ntsuas 18.35mm los ntawm 89.4mm, compact txaus kom haum 36 chaw nres nkoj ntawm 1U pem hauv ntej vaj huam sib luag. Qhov ntawd yog 14.4 terabits ib chav tsev khib yog tias koj populate txhua qhov. Rau cov neeg ua haujlwm ua haujlwm nce qib, qhov no tseem ceeb.

OSFP partisans counter nrog thermal headroom. Daim ntawv loj dua -22.58mm los ntawm 107.8mm- muab thaj chaw ntau dua rau cov cua sov dissipation thiab tso cai rau kev sib xyaw heatsink tsim uas QSFP-DD tsis tuaj yeem sib tw. Lub hnab ntawv fais fab ncav cuag 15-20W piv rau QSFP-DD's 12-15W qab nthab. Thaum koj tab tom khiav coherent optics lossis npaj rau 800G, qhov thermal margin yuav cuam tshuam.

NVIDIA mus OSFP rau Quantum-2 InfiniBand. Arista muab ob qho tib si. Cisco thiab Juniper lean QSFP-DD rau kev lag luam hloov. Kev ua lag luam tsis tau xaiv tus yeej, thiab ntawm lub sijhawm no nws yuav tsis yog. Ob qho qauv tsim yuav ua ke, ua haujlwm sib txawv nrog qhov tseem ceeb sib txawv.

Dab tsi tiag txiav txim siab koj xaiv? Feem ntau qhov hloov pauv platform koj twb tau cog lus rau.

 

 

Dab tsi DR4 thiab FR4 Tiag Tiag

 

Cov nomenclature ua raws li tus qauv, tab sis tus qauv ntawd muaj kev zam uas ua rau tib neeg mus tas li.

DR 4sawv cev rau 500-meter ncav cuag ib zaug- hom fiber ntau. Plaub txoj kab sib txuas kho qhov muag, txhua qhov khiav 100G PAM4 ntawm 1310nm wavelength. MPO-12 connector. Qhov kev zoo nkauj ntawm DR4 yog qhov muaj peev xwm tawg-ib qho qauv tuaj yeem faib ua plaub qhov kev ywj pheej 100G-DR txuas uas siv lub fanout cable. Pab tau thaum txuas 400G txha nraub qaum hloov mus rau 100G nplooj ntawv chaw nres nkoj koj tsis tau npaj kho dua tshiab.

FR4txuas mus txog 2 mais los ntawm wavelength -multiplexing plaub 100G teeb liab mus rau ib khub fiber ntau. CWDM4 qhov sib nrug ntawm 1271, 1291, 1311, thiab 1331nm. Duplex LC connector hloov MPO. Tidier cabling, ncav cuag ntev dua, tus nqi siab dua.

SR8tuav multimode fiber ntau scenarios-yim parallel 50G kab hla OM4, 100-meter siab tshaj plaws. MPO-16 connector. Feem ntau cuam tshuam rau luv luv ToR-rau-server kev sib txuas qhov twg multimode infrastructure twb muaj lawm.

Tus nqi sib txawv yog qhov tseem ceeb. Ib qho DR4 module yuav khiav $ 400-500 hauv ntim. FR4 thawb mus rau $ 500-600. LR4 rau 10km ncav cuag? Muab ob npaug los yog ntau dua. Qhia txog LR4 rau kev xa tawm qhov twg koj qhov kev khiav ntev tshaj plaws yog 300 meters yog hlawv nyiaj rau xoom kev ua haujlwm.

 

The DSP Tax

 

Txhua 400G optical module muaj cov teeb liab digital processor. Txhua tus. Lub DSP ua haujlwm pub-kev sib npaug rau pem hauv ntej, kev txiav txim siab sib npaug, moos thiab cov ntaub ntawv rov qab, thiab FEC encoding / decoding. Hauv coherent modules, ntxiv chromatic dispersion them thiab polarization hom dispersion tswj.

DSP kuj hlawv lub hwj chim. Ntau heev.

Nyob rau hauv ib txwm 400G transceivers, DSP siv ntau tshaj li ib nrab ntawm cov module tag nrho cov hwj huam kos. Ib qho 10W module yuav pom 5-6W mus ncaj qha rau cov teeb liab ua. Marvell, Broadcom, thiab yav dhau los Inphi (tam sim no ib feem ntawm Marvell) tau sib tw kom txo qis cov txheej txheem nodes-7nm mus rau 5nm kev hloov pauv tau xa tawm kwv yees li 20% kev txuag hluav taws xob. Tab sis tsis muaj qhov tau txais nyob ib puag ncig qhov tseeb uas PAM4 yuav tsum muaj kev suav nyiaj siv ua haujlwm ntau heev.

Qee qhov hauv kev lag luam tau thawb tawm cov kab hluav taws xob txuas hluav taws xob - txav DSP mus rau hauv qhov hloov ASIC nws tus kheej thiab khiav yooj yim dua, qis dua - fais fab optics. Cov lus sib cav ua rau kev nkag siab theoretical. Qhov kev sib cav muaj xws li kev sib cuam tshuam ntawm module thiab kev ua npau suav phem ntawm kev tsim nyog optics hla kev hloov pauv sib txawv yam tsis muaj tus qauv DSP interface. Qhov kev sib cav no yuav txuas ntxiv mus rau xyoo.

 

 

Silicon Photonics Hloov Kev Lag Luam

 

Intel thiab Cisco thawj koom ruam thaum ntxov ntawm silicon photonics, thiab qhov thawj koom ruam tau them.

Ib txwm siv optics xav tau kev sib dhos ntawm phau ntawv: laser chips los ntawm ib qho fab, modulators los ntawm lwm tus, photodetectors los ntawm ib feem peb, tag nrho cov sib koom ua ke nyob rau hauv ib tug precision seev cev uas tsis scale elegantly. Silicon photonics integrates feem ntau ntawm lub tshuab kho qhov muag mus rau ib leeg silicon tuag siv cov txheej txheem CMOS fabrication.

400G-DR4 silicon photonics modules xa khoom hnub no los ntawm ntau tus neeg muag khoom muab kev lag luam txaus siab rau kev xa tawm hyperscale. Kev siv hluav taws xob poob qis- qee qhov silicon photonics DR4 modules ntaus sub-8W nrog 7nm DSPs. Manufacturing scales ntau kwv yees. Kev txhim kho tawm los txhais ncaj qha rau kev txo nqi.

Tus ntes? Silicon ua rau lub laser txaus ntshai. Indirect bandgap physics tsis tau muab tshem tawm. Yog li txawm tias "silicon photonics" modules feem ntau siv sab nraud InP lossis GaAs nce nti, hybrid- koom ua ke rau hauv silicon platform. Nws yog kev txawj ntse engineering, tab sis cov lus siv me ntsis oversells qhov tshwm sim tiag tiag.

Alibaba xa tawm silicon photonics 400G DR4 pib xyoo 2020. Intel thov 60% kev lag luam sib koom hauv silicon photonic transceivers rau datacom. Cov kab sib txuas nyiam qhov thev naus laus zis txuas ntxiv mus nce kev sib koom.

 

Thermal Density yog txhua tus teeb meem tam sim no

 

Ib tug neeg puv puv 400G hloov ua kom sov uas yuav tsis xav txog ib xyoo caum dhau los.

Khiav tus lej: 32 qhov chaw nres nkoj ntawm 400G-DR4 modules ntawm 10-12W txhua. Qhov ntawd yog 320-384W los ntawm transceivers ib leeg, ua ntej suav rau kev hloov ASIC, nco, kiv cua, thiab lub zog hloov dua siab tshiab. Cov thermal ntom ntom hauv cov ntaub ntawv chaw kab tau kwv yees li ob npaug hauv tsib xyoos. Cov chaw engineers tsis zoo siab txog qhov no.

OSFP daim ntawv loj dua tuaj yeem pab- thaj tsam ntau dua, cov cua ntws zoo dua, kev sib xyaw heatsink tsim. QSFP-DD modules nyob ntawm ntau yam ntawm cov khoom siv thermal architecture. Ob txoj hauv kev tsis yog lawm, tab sis qhov kev txiav txim siab thermal yuav tsum qhia meej rau koj qhov kev txiav txim siab ntawm daim ntawv yog tias koj tab tom tsim kom muaj kev ua haujlwm siab -bandwidth workloads.

Cua txias yog nce mus txog qhov kev txwv ntawm qhov ntom ntom no. Ua kua txias- cov phaj txias ntawm kev hloov ASICs, muaj peev xwm raus rau tag nrho cov racks- tau txav los ntawm kab txawv mus rau qhov kim xwb. Cov kev tsim kho vaj tse thiab kev tu vaj tse yuav tsum tau ua tseem lag luam txoj kev saws me nyuam.

 

Breakout Flexibility

 

Ib lub peev xwm uas tsim nyog tau txais kev saib xyuas ntau dua: 400G modules tuaj yeem ua haujlwm hauv kev teeb tsa kev teeb tsa, nthuav tawm ntau yam qis dua - tus nqi cuam tshuam.

A 400G-DR4 tuaj yeem tawg mus rau plaub 100G-DR txuas. MPO-12 txog 4xLC duplex breakout harness kiv cua ib qho DR4 chaw nres nkoj tawm mus rau plaub tus SMF ywj siab. Network architects nyiam qhov kev hloov pauv no rau kev sib xyaw-ceev ib puag ncig thiab kev hloov pauv theem.

Cov txheej txheem cabling cuam tshuam yog tiag tiag, txawm li cas los xij. Yog tias koj tsis npaj rau qhov xwm txheej tshwm sim los ntawm hnub ib, koj yuav tau khiav ad-hoc thaj cables hauv rau lub hlis ntawm kev xa tawm. Koj tus qauv tsim fiber ntau yuav tsum tau ua kom haum rau cov kev siv no ua haujlwm.

 

Connector Hygiene tseem ceeb tshaj qhov koj xav

 

Qee yam tau kawm los ntawm kev mob siab:

MPO connectors ntawm DR4 thiab SR8 modules siv APC (angled lub cev sib cuag) polish. LC connectors ntawm FR4 thiab LR4 feem ntau yog UPC (ultra lub cev tiv tauj). Kev sib xyaw APC thiab UPC cov khoom sib txuas- uas yog qhov ua rau poob siab yooj yim ua yuam kev-yuav ua rau koj 20dB+ rov qab poob thiab cuam tshuam tsis sib xws uas ua rau muaj teeb meem pab pawg neeg vwm. Cov xim coding tshwm sim vim li cas: ntsuab rau APC, xiav rau UPC.

Module EEPROM compatibility yog messier tshaj cov neeg muag khoom lees paub. "Compatible" thib peb- tog transceivers uas ua haujlwm zoo kawg nkaus hauv ib qho kev hloov pauv yuav cuam tshuam qhov yuam kev hauv lwm qhov hloov nrog tib ASIC tab sis txawv firmware. Tsim lub sijhawm tsim nyog rau hauv koj txoj kev yuav khoom.

Qhov ntsuas kub tseem ceeb tshaj li cov ntawv qhia tshwj xeeb qhia. Cov qauv no feem ntau raug ntsuas rau cov ntaub ntawv kub txog li 70 degree, tab sis kev ua haujlwm tsis zoo ua ntej koj ntaus lub qab nthab. Ua kom lawv txias yields tus cwj pwm zoo sib xws.

 

Qhov twg 800G Fits

800G thiab thaum kawg 1.6T yuav ua tus thawj hauv AI / ML ib puag ncig nrog cov kev xav tau sib txawv thiab sib tham txog nyiaj txiag sib txawv. Feem ntau cov tes hauj lwm yuav tsis tas yuav khiav qhov nkhaus tam sim ntawd.

 

Kab hauv qab

 

400G optical modules tau hloov pauv los ntawm cov hlab ntshav mus rau cov khoom siv hauv tsev. Cov kev txiav txim siab thev naus laus zis-QSFP-DD piv rau OSFP, sib piv rau WDM, silicon photonics tiv thaiv tsis sib xws- tsis muaj qhov pheej hmoo uas lawv tau ua peb lossis plaub xyoos dhau los lawm.

Sib piv cov qauv zoo rau koj lub tswv yim hloov platform. Xaiv hom transceiver raws li qhov yuav tsum tau ncav cuag, tsis yog qhov phem tshaj -cov ntaub ntawv paranoia. Tsis txhob dhau -spec. Ua hauv thermal margin. Npaj koj cov nroj tsuag fiber ntau rau cov xwm txheej tawg. Thiab ua kom koj MPO connectors huv si.

Ob peb xyoos tom ntej no yuav ua rau muaj kev txhim kho ntxiv -DSPs qis dua, zoo dua silicon photonics yields, tej zaum qee qhov kev txav ntawm cov kab txuas txuas txuas. Tab sis lub hauv paus thev naus laus zis platform tau ruaj khov . 400G tsuas yog kev tsim kho tam sim no. Hom koj tuaj yeem npaj ib puag ncig nrog kev ntseeg siab.

Tom qab xyoo ntawm 100G chaos thiab 400G tsis paub meej, qhov kev kwv yees suav tau rau qee yam.