Nkag siab txog 400g Optical Module
Dec 16, 2025|
Cov400G optical modulesawv cev rau qhov kev hloov pauv tseem ceeb hauv qhov chaw cov ntaub ntawv architect lawv cov ntaub ntawv sib txuas. Kev khiav hauj lwm ntawm 400 gigabits ib ob, cov transceivers no siv PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level) taw qhia hla yim txoj kab hluav taws xob-txhua qhov khiav ntawm 50Gbps- kom sib sau ua ke bandwidth uas yuav xav tau plaub cais 100G txuas dhau los. IEEE 802.3bs tus qauv tswj hwm cov kev qhia tshwj xeeb no, thiab cov pab pawg MSA tseem ceeb suav nrog QSFP-DD thiab OSFP tau tsav cov kev sib tw cov ntsiab lus txhais uas txuas ntxiv tsim cov kev txiav txim siab yuav khoom thoob plaws cov tswv lag luam hyperscale thiab kev lag luam sib xws.
Vim li cas 400G tshwm sim thaum nws ua
Muaj qee qhov kev tsis pom zoo rau kev nce qib bandwidth uas cov qub tub rog hauv kev lag luam tau los txog. Qhov dhia ntawm 10G mus rau 40G xav tias tseem ceeb thaum lub sijhawm. Tom qab ntawd 100G tuaj txog thiab tam sim ntawd txhua leej txhua tus tab tom tham txog tus txha nraub qaum- nplooj ntoo thiab sab hnub tuaj - qauv tsheb ciav hlau sab hnub poob. Tab sis 400G? Qhov kev hloov pauv ntawd tau txawv.
NRZ modulation scheme uas pab peb zoo los ntawm 1G txog 25G tsuas yog tsis tuaj yeem ntsuas kev lag luam tshaj 100G. Lub physics tau kim. Teeb liab kev ncaj ncees los ua npau suav phem. Koj tuaj yeem thawb NRZ nyuaj dua, paub meej-tab sis tus nqi nkhaus ua rau tsis muaj txiaj ntsig rau kev xa tawm ntim. Yog li kev lag luam pivoted rau PAM4.
PAM4 ua li cas-thiab qhov no tsim nyog nkag siab yog tias koj nyob nraum spec'ing infrastructure- yog encode ob lub cim rau ib lub cim tsis yog ib qho. Plaub theem amplitude tsis yog ob. Ob zaug cov ntaub ntawv throughput yam tsis muaj ob npaug ntawm baud tus nqi. Kev sib pauv? Koj lub teeb liab-rau- suab nrov piv yuav siv li ntawm 10dB ntaus piv rau NRZ. Qhov ntawd tsis yog qhov tsis tseem ceeb. Nws yog vim li cas txhua 400G module ships nrog rau pem hauv ntej kev ua yuam kev kho nyob rau hauv, thiab vim li cas DSP (cov teeb liab processor) tau dhau los ua ib qho tseem ceeb ntawm cov transceivers no.
Form Factor Wars
Kuv tau saib QSFP-DD piv rau OSFP kev sib cav ua si tawm ntawm kev ua lag luam thiab hauv kev sib tham txog kev yuav khoom rau xyoo tam sim no. Ob tog muaj kev sib cav siv tau. Tsis muaj leej twg yeej yeej.
QSFP-DD tau tawm ntawm QSFP-DD MSA kev sib koom tes nrog rov qab sib raug zoo raws li nws cov yam ntxwv tua neeg. Tau txais ib pawg ntawm QSFP28 modules koj tsis npaj los hloov? Lawv yuav nkag mus rau hauv QSFP-DD tawb. Qhov loj me -18.35mm dav, 89.4mm ntev-ua rau daim ntawv zoo paub. Koj tuaj yeem haum 36 qhov chaw nres nkoj hauv 1U pem hauv ntej vaj huam sib luag. Qhov ntawd yog 14.4Tbps ntawm kev sib sau ua ke yog tias koj populate txhua qhov. Rau cov neeg ua haujlwm kho dua tshiab, qhov no tseem ceeb heev.
OSFP tau siv txoj hauv kev sib txawv. Octal Small Form-factor Pluggable pab pawg tau hais tias: tsis nco qab rov qab sib raug zoo, cia peb ua kom zoo rau kev tswj xyuas thermal thiab yav tom ntej scalability. Ntawm 22.58mm dav thiab 107.8mm ntev, OSFP modules muaj ntau qhov chaw rau cov cua sov dissipation. Lawv txhawb lub hnab ntawv fais fab mus txog 15-20 watts piv rau QSFP-DD's 12-15W qab nthab. Thaum koj tab tom khiav kev sib txuas lus optics lossis kev npaj rau 800G, lub taub hau ntawd yuav cuam tshuam.
NVIDIA tau mus tag nrho -hauv OSFP rau lawv Quantum-2 InfiniBand platform. Qhov ntawd tsis yog dab tsi. Tab sis kev lag luam hloov ntawm Cisco thiab Arista tseem feem ntau xa nkoj QSFP-DD chaw nres nkoj.
Cov ntawv tiag txhais li cas
Yog tias koj tau saib ntawm daim ntawv spec xav tsis thoob vim li cas DR4 raug nqi tsawg dua FR4 txawm tias ob qho tib si yog "400G modules," koj tsis nyob ib leeg. Cov nomenclature ua raws cov qauv, tab sis cov qauv no muaj kev zam thiab cov kev zam muaj lawv tus kheej logic.
- SR (Short Range): Multimode fiber ntau, 850nm wavelength. 400G-SR8 siv yim txoj kab sib luag ntawm 50G PAM4 hla MPO-16 txuas. Qhov siab tshaj plaws nyob ib ncig ntawm 100 meters ntawm OM4 fiber ntau -70 meters ntawm OM3. Kuj tseem muaj SR4, uas ntim 100G rau hauv txhua ntawm plaub txoj kab uas siv VCSELs ceev dua. Tib ncav cuag, tsawg fibers. 400G-SR4.2 variant (qee zaum hu ua BIDI) tau ntse nrog kev sib kis ntawm ob txoj kev, khiav ob lub wavelengths hauv txhua qhov kev taw qhia kom ua tiav 400G tshaj plaub fibers.
- DR 4: Tib - hom fiber ntau, 1310nm, 500 meters. Qhov no yog tus neeg ua hauj lwm rau intra-datacenter kev sib txuas ntev dua li SR tuaj yeem ua tau. Txhua ntawm plaub txoj kab kev kho qhov muag nqa 100G PAM4 dhau ib khub fiber ntau. MPO-12 connector. Lub peev xwm tawg tawm ntawm no yog qhov tseem ceeb-ib qho DR4 tuaj yeem faib ua plaub qhov kev ywj pheej 100G-DR txuas, uas pab thaum txuas cov cuab yeej cuab tam 100G.
- FR4: Ob mais, ib zaug -hom. Ntawm no yog qhov twg lub gearbox architecture khwv tau nws khaws cia. Lub module siv yim 50G txoj kab hluav taws xob, hloov lawv mus rau plaub 100G optical kab ntawm DSP, tom qab ntawd wavelength-multiplexes tag nrho plaub mus rau ib khub fiber ntau siv CWDM4 qhov sib nrug (1271, 1291, 1311, 1331nm). Duplex LC connector. Ntau tidier cabling tshaj DR4 txoj kev mus kom ze.
- LR4 thiab ntau dua: Tib lub tswv yim wavelength li FR4, tab sis optimized rau 10km ncav cuag. ER4 thawb mus rau 40 km. ZR4 hits 80km tab sis xav kom muaj kev sib koom ua ke -cov thev naus laus zis sib txawv, tus nqi sib txawv, cov ntaub ntawv siv sib txawv. Tus qauv 400ZR los ntawm OIF tshwj xeeb yog tsom rau kev siv metro DCI qhov twg koj xav tau pluggable coherent optics hauv lub ntsej muag hloov pauv.
DSP Cov Lus Nug
Txhua 400G transceiver muaj cov teeb liab digital processor. Txhua tus. Qhov no tsis yog xaiv tau-PAM4 kev hloov pauv tsuas yog tsis ua haujlwm yam tsis muaj lub teeb pom kev zoo.
DSP tiag tiag ua dab tsi? Pub-rau pem hauv ntej sib npaug los them rau cov channel poob. Kev txiav txim siab tawm tswv yim sib npaug rau inter- cim cuam tshuam. Lub moos thiab cov ntaub ntawv rov qab los rho tawm lub sijhawm los ntawm lub teeb liab tau txais. FEC encoding ntawm kev xa tawm, FEC txiav txim siab thiab kho qhov yuam kev ntawm kev txais. Hauv cov qauv sib txuas, ntxiv cov nyiaj chromatic dispersion thiab polarization hom dispersion tswj rau cov npe ntawd.
DSP hlawv lub zog. Ntau heev. Hauv ntau 400G modules, DSP tso nyiaj rau ntau tshaj ib nrab ntawm tag nrho cov kev siv hluav taws xob. Marvell, Broadcom, thiab Inphi (tam sim no yog ib feem ntawm Marvell) tau raug kaw hauv kev sib tw kom txo qis cov txheej txheem thiab txhim kho kev ua haujlwm. Qhov dhia ntawm 7nm mus rau 5nm DSPs tau muaj txiaj ntsig - txuag hluav taws xob ntawm qhov kev txiav txim ntawm 20% rau kev ua haujlwm sib npaug.
Muaj kev sib cav tsis tu ncua txog seb DSPs puas yuav tsum txav mus rau hauv qhov hloov ASIC nws tus kheej (dab tsi hu ua "linear pluggable optics" lossis LPO). Cov lus sib cav mus: yog tias koj twb tau ua cov teeb liab ua ntawm qhov hloov, vim li cas nws rov ua dua hauv txhua qhov transceiver? Lub txee- kev sib cav muaj qhov sib cuam tshuam ntawm module thiab cov kev sib tw ua tau zoo ntawm kev tsim nyog optics hla ntau lub platform hloov. Qhov no yuav ua si tawm ob peb xyoos tom ntej no.
Silicon Photonics nkag rau hauv daim duab
Nco ntsoov thaum txhua tus xav tias InP (indium phosphide) lasers yuav dominate 400G? Zaj lus tau hloov.
Intel thiab Cisco thawj koom ruam thaum ntxov ntawm silicon photonics - sib xyaw cov khoom siv kho qhov muag mus rau silicon substrates siv cov txheej txheem CMOS fabrication txheej txheem. Cov lus cog tseg yeej ib txwm hais txog tus nqi ntawm qhov ntsuas. Ib txwm tsis pom kev optics xav tau kev sib dhos ntawm laser chips, modulators, photodetectors, txhua yam los ntawm cov khoom sib txawv. Silicon photonics cia koj tsim ntau lub tshuab kho qhov muag ntawm ib qho tuag.
400G-DR4 silicon photonics modules xa khoom hnub no muab kev lag luam txaus siab rau kev xa tawm hyperscale. Lawv tsis yog universally pheej yig dua EML-raws li lwm txoj kev-tsis tau-tab sis tus nqi trajectory nyiam silicon li fab yields txhim kho. Kev siv hluav taws xob tau txais txiaj ntsig ib yam nkaus, tshwj xeeb hauv ntu modulator.
Uas tau hais tias, silicon ua rau mediocre laser. Qhov teeb meem indirect bandgap tsis tau daws. Yog li txawm tias silicon photonics modules feem ntau siv sab nraud InP lossis GaAs nce nti, hybrid- sib xyaw rau hauv silicon platform. Nws yog kev tsim kho kom zoo nkauj, tab sis "silicon photonics" tseem muaj qee qhov kev xav tau.
Fais fab thiab Thermal Realities
Ib tug tag nrho populated 400G hloov mus kub. Tsis muaj txoj hauv kev no.
Xav txog: 32 qhov chaw nres nkoj ntawm 400G-DR4 modules, txhua daim duab 10-12 watts. Qhov ntawd yog 320-384W tsuas yog los ntawm cov transceivers, ua ntej koj tso nyiaj rau qhov hloov ASIC, nco, kiv cua, thiab lub zog hloov pauv poob. Lub thermal ntom ntom ntawm cov ntaub ntawv niaj hnub no tau nce ob npaug hauv tsib xyoos dhau los. Cov pab pawg ntxub peb.
OSFP daim ntawv loj dua hais txog qhov no me ntsis - thaj chaw ntau dua, cov cua ntws zoo dua, kev sib xyaw heatsink tsim uas tuaj yeem cuam tshuam ncaj qha nrog cov tshuab cua txias. QSFP-DD modules vam khom ntau dua rau cov khoom siv tswv tsev thermal architecture. Tsis yog "tsis ncaj ncees lawm," tab sis qhov kev txiav txim siab thermal kiag li yuav tsum qhia koj qhov kev txiav txim siab yog tias koj tab tom tsim kom muaj kev ua haujlwm siab -bandwidth workloads.
Cov cua txias tau ncav cuag nws qhov kev txwv rau qhov ntom ntom no. Cov kua ua kua txias- cov phaj txias ntawm qhov hloov ASICs, muaj peev xwm immersion rau tag nrho cov racks- tsis txawv lawm. Nws tsuas yog kim infrastructure uas cov koom haum tseem tab tom kawm qhia thiab tswj.
Kev Sib Tham Sib Tham
Ib lub peev xwm uas tsis tau txais kev saib xyuas txaus: 400G modules feem ntau tuaj yeem teeb tsa rau kev ua haujlwm tawg, nthuav tawm ntau yam qis dua - tus nqi cuam tshuam rau lub party system.
A 400G-SR8 tuaj yeem dhau los ua ob 200G-SR4 txuas, lossis ob qhov 100G-SR4 txuas khiav ntawm ib nrab tus nqi, lossis txawm tias yim ywj pheej 50G raws (qhov "channelized" lossis SR8-C variant). A 400G-DR4 tuaj yeem tawg mus rau plaub 100G-DR kev sib txuas-pab tau zoo thaum koj xav tau txuas 400G hloov chaw nres nkoj rau plaub cais 100G servers.
Cov cabling tau nthuav tawm ntawm no. MPO-12 txog 4xLC duplex breakout harness siv ib qho chaw DR4 thiab kiv cua nws tawm mus rau plaub tus SMF ywj siab. Network architects nyiam qhov kev hloov pauv no, tab sis qhov cuam tshuam rau kev tswj hwm cable yog tiag tiag. Koj txoj kev npaj cabling uas tsim nyog yuav tsum tau them nyiaj rau qhov xwm txheej tshwm sim los ntawm hnub ib, lossis koj yuav tau khiav ad-hoc thaj cables rau lub hlis tom qab xa tawm.
800G txhais li cas rau 400G
Kev lag luam txav nrawm. 800G transceivers tab tom xa khoom tam sim no- feem ntau SR8 thiab DR8 hloov pauv rau AI pawg sib txuas. Qhov ntawd puas ua rau 400G obsolete? Tsis txawm nyob ze.
400G ecosystem tau loj hlob. Tus nqi module tau poob ntau heev. Kev sib koom ua haujlwm thoob plaws cov neeg muag khoom tau zoo- tsim. Rau feem ntau ntawm kev lag luam thiab huab sib txuas lus xav tau, 400G sawv cev rau qhov chaw qab zib ntawm kev ua tau zoo, tus nqi, thiab kev paub txog kev ua haujlwm. Nws yuav nyob twj ywm qhov ntim ua si rau nplooj - qaum ntaub thiab dav - lub hom phiaj datacenter txuas rau xyoo.
800G thiab thaum kawg 1.6T yuav ua tus thawj hauv AI / ML ib puag ncig qhov twg GPUs xav tau txav cov ntaub ntawv qhia ntawm tus nqi tsis txaus ntseeg. Kev ua lag luam sib txawv, cov kev xav tau sib txawv, sib tham txog nyiaj txiag sib txawv. Feem ntau cov tes hauj lwm yuav tsis tas yuav khiav qhov nkhaus.
Tswv yim xav tsis muaj leej twg sau txog
Qee yam tau kawm txoj kev nyuaj:
Module EEPROM compatibility tseem ceeb tshaj li cov neeg muag khoom lees paub. "Compatible" transceivers uas ua hauj lwm zoo nyob rau hauv ib tug hloov qauv tej zaum yuav cuam tshuam yuam kev nyob rau hauv lwm yam nrog tib ASIC tab sis txawv firmware. Tsim nyob rau hauv lub sij hawm xeem thaum tsim nyog thib peb - tog optics.
Lub LC connector ntawm FR4 thiab LR4 modules yog duplex-ob fibers tag nrho-tab sis MPO connector ntawm DR4 thiab SR8 siv APC (angled lub cev sib cuag) polish. Kev sib xyaw APC thiab UPC txuas yuav tau txais koj 20dB + rov poob thiab tsis sib xws. Xim coding muaj nyob rau vim li cas.
PAM4 modules los ntawm cov tuam txhab sib txawv tuaj yeem muaj kev siv FEC sib txawv. Cov qauv tawm hauv chav rau kev txhais lus. Yog tias koj pom qhov tsis txaus ntseeg siab kho qhov yuam kev suav rau ntawm qhov txuas, sim hloov ib qho kawg rau tib yam - tus neeg muag khoom module ua ntej cem cov nroj tsuag fiber ntau.
Qhov kub thiab txias. Cov qauv no raug ntsuas rau cov ntaub ntawv kub txog li 70℃feem ntau, tab sis kev ua haujlwm tsis zoo ua ntej koj ntaus lub qab nthab. Cia lawv txias yog tias koj xav tau tus cwj pwm zoo ib yam.
Txoj Kev Forward
400G optical modules tau hloov pauv los ntawm cov thawj coj mus rau cov txheej txheem tseem ceeb. Cov kev txiav txim siab thev naus laus zis-QSFP-DD piv rau OSFP, sib piv rau WDM, silicon tiv thaiv qhov muag tsis pom kev- tsis muaj qhov pheej hmoo uas lawv tau ua peb xyoos dhau los lawm. Muaj cov khoom lag luam muaj zog. Ntau tus neeg muag khoom tsim nyog sib tw ntawm tus nqi thiab nta. Cov txheej txheem cov txheej txheem tau ironed tawm feem ntau ntawm kev sib cuam tshuam ntug rooj plaub.
Rau lub network architects npaj xa mus rau hnub no, cov kev xaiv lub moj khaum yog ncaj nraim: phim lub hom phiaj rau koj lub tswv yim hloov platform, xaiv hom transceiver (SR/DR/FR/LR) raws li qhov yuav tsum tau ncav cuag, thiab tsis dhau -spec. 400G-LR4 tus nqi ntau dua 400G-DR4-yog tias koj qhov kev khiav ntev tshaj plaws yog 300 meters, koj tab tom hlawv nyiaj txiag tsis muaj txiaj ntsig ua haujlwm.
Ob peb xyoos tom ntej no yuav coj kev txhim kho ntxiv: qis zog DSPs, zoo dua silicon photonics yields, tej zaum ib co standardization nyob ib ncig ntawm linear pluggable architectures. Tab sis lub hauv paus thev naus laus zis platform tau ruaj khov . 400G tsis tshwm sim lawm. Nws tsuas yog kev tsim kho tam sim no xwb- yam koj tuaj yeem npaj ib puag ncig nrog kev ntseeg siab.
Thiab ncaj ncees? Tom qab kev ntxhov siab ntawm 100G era thaum ntxov, qhov kev kwv yees tau tsim nyog txaus siab.