Connaissance

Les puces photoniques au silicium sont passées des laboratoires de recherche au courant dominant des émetteurs-récepteurs optiques-haute vitesse. Alors que les modules 400G deviennent la norme dans les centres de données hyperscale et que les déploiements 800G et 1,6T s'accélèrent pour les clusters d'IA, la technologie des puces sous-jacentes n'est plus seulement une préoccupation en amont - ; elle façonne directement la façon dont les câbles à fibre optique, les assemblages MPO/MTP et les budgets de liaison doivent être conçus.

Les progrès récents des fournisseurs chinois de puces dans les dispositifs photoniques au silicium 200G, 400G et 800G ont ajouté un autre facteur que les acheteurs de câbles et les architectes de réseaux doivent suivre. En tant que fabricant de câbles à fibre optique travaillant avec des opérateurs, des hyperscalers et des intégrateurs, nous considérons cette tendance non pas comme une histoire de puces, mais comme une question dece que cela signifie pour le câblage situé sous chaque liaison haut débit-.
 

Qu'est-ce qu'une puce photonique au silicium 400G ?

Une puce photonique au silicium intègre des composants optiques - modulateurs, guides d'ondes, détecteurs et (dans des conceptions hétérogènes) sources laser - sur un substrat de silicium à l'aide de processus compatibles CMOS-. Par rapport aux optiques discrètes traditionnelles construites autour du phosphure d'indium (InP) ou de l'arséniure de gallium (GaAs), la photonique sur silicium vise une intégration plus étroite, une puissance par bit inférieure et une meilleure mise à l'échelle sur les lignes de semi-conducteurs existantes.

Une puce photonique au silicium 400G prend généralement en charge 4 × 100G ou 1 × 400G par longueur d'onde, associée à la modulation PAM4 et au DSP, et constitue le moteur optique à l'intérieur de QSFP-DD, OSFP et des facteurs de forme émergents 800G/1,6T.

Pourquoi la photonique sur silicium est importante pour les réseaux optiques-haut débit

La transition vers la photonique sur silicium est motivée par trois pressions que tout opérateur de centre de données reconnaîtra : la puissance, la densité et le coût par bit.

• Efficacité énergétique.Les clusters de formation IA concentrent une énorme bande passante dans une seule rangée de racks, et chaque watt dépensé en optique est un watt indisponible pour le calcul. La photonique sur silicium est devenue une approche de pointe pour maintenir la puissance par gigabit sur une trajectoire descendante à 400G et plus.
• Densité d'intégration.L'intégration de plus de voies dans la même empreinte de module est ce qui permet aux émetteurs-récepteurs 800G et 1,6T d'atteindre le panneau avant.
• Échelle de fabrication.La construction d'appareils photoniques sur des lignes de plaquettes standards permet au volume d'augmenter parallèlement à la demande de développement d'IA et de cloud-.

Pour un examen plus approfondi de la manière dont les vitesses des émetteurs-récepteurs s'adaptent à la conception du réseau, notre note surModules optiques 800Gparcourt les options d'interface typiques et où chacune atterrit dans un déploiement réel.

La pression pour les puces photoniques au silicium 400G domestiques

Pendant la majeure partie de la dernière décennie, les-puces photoniques au silicium haut de gamme pour 400 G et plus étaient dominées par des fournisseurs américains et japonais. Cette image a changé. Les fournisseurs chinois -, dont Accelink Technologies et HG Genuine (Huagong Zhengyuan) -, ont déclaré publiquement que leurs dispositifs photoniques au silicium 200G, 400G et 800G ont atteint les étapes de production et sont en cours de conception dans leurs propres moteurs et modules optiques.

Les allégations spécifiques concernant les rendements, les prix, les commandes des clients et les heures de test au cours d'un mois donné doivent être traitées avec prudence jusqu'à ce qu'elles soient étayées par des documents déposés par l'entreprise, des rapports audités ou une couverture majeure du secteur. Ce qui est publiquement visible, et ce qui compte pour la couche de câblage, c'est l'orientation plus large : une offre photonique sur silicium plus diversifiée, davantage de moteurs optiques 400G et 800G arrivant sur le marché et une montée en puissance plus rapide des déploiements pilotés par l'IA-et le cloud-.

Cette orientation a des implications bien au-delà de la puce elle-même.

La photonique au silicium 400G modifie-t-elle les exigences en matière de câbles à fibre optique ?

Le brin de fibre lui-même -verre monomode-ou multimode - n'a pas besoin d'être réinventé pour le 400G. La famille IEEE 802.3 deNormes Ethernetdéfinit 400GBASE-DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8 et les interfaces associées sur les mêmes types de fibres déjà déployés dans la plupart des centres de données et des réseaux métropolitains.

Ce qui change, c’est à quel point le lien devient impitoyable. Des taux de symboles plus élevés et une modulation PAM4 réduisent le budget de perte, augmentent la sensibilité au bruit de partition de mode et à la dispersion chromatique, et accordent plus d'importance à la qualité du connecteur que le 10G ou le 25G ne l'ont jamais fait. En pratique, cela signifie trois choses pour la couche de câblage :

1. La perte d'insertion est plus importante.Un petit dB supplémentaire au niveau de chaque panneau de brassage, épissure et interface MPO qui était tolérable à 10G peut rompre une liaison 400G.
2. La portée est plus courte que ce que suggère la fiche technique.Les véritables liaisons 400G/800G fonctionnent rarement à la portée maximale absolue, car le budget est consacré au nombre de connecteurs réels-et aux pertes par courbure.
3. Les optiques parallèles dominent à l’intérieur du centre de données.Les interfaces DR4/SR4/SR8 reposent sur des lignes réseau MPO à 8 ou 16 fibres plutôt que sur des paires LC duplex.

   

Impact sur le câblage du centre de données, MPO/MTP et la fibre à faible-perte

Mode simple- ou multimode à 400 G

Pour les centres de données d'une portée inférieure à environ 100 m, les fibres multimodes OM4 et OM5 associées à des émetteurs-récepteurs de classe SR- restent attractives en termes de coût. Pour les portées de 500 m et plus, et pour presque toutes les structures de cluster AI et les liaisons DCI, le mode unique- domine. De nombreux opérateurs standardisent désormais le G.652.D à faible-perte pour les-exécutions dans les bâtiments et envisagent le G.654.E pour les segments à plus longue portée.

Deux références de produits qui reviennent fréquemment dans les discussions sur la conception 400G/800G sont notrefibre monomode G.652.D-à faibles perteset notreFibre G.654.E à très-faible-pertepour les applications longue distance-et DCI. Pour les liaisons multimodes à courte portée,Fibre OM4reste le cheval de bataille, avec OM5 attrayant là où SWDM est dans le champ d'application.

MPO/MTP et optique parallèle

Étant donné que la plupart des interfaces à courte portée 400 G et 800 G sont parallèles, les liaisons MPO-12 et MPO-16 sont devenues l'infrastructure par défaut pour les structures de centre de données. La gestion de la polarité (type A, B ou C), les extrémités épinglées ou non, les connecteurs APC à faible perte - pour le monomode et la propreté des extrémités déterminent désormais si une liaison 400G apparaît proprement ou se débat en cas d'erreurs FEC.

Notre aperçu deProduits MPO/MTPcouvre les troncs, les faisceaux et les modules de conversion généralement utilisés dans cette couche, et notre note surDifférences MPO et MTPest une introduction utile pour les acheteurs qui comparent les fiches techniques des fournisseurs.

Arithmétique du budget des pertes

Pour 400G-DR4 et les interfaces similaires, le budget de liaison opérationnel après FEC est suffisamment petit pour que deux paires de connecteurs MPO supplémentaires de qualité médiocre puissent consommer la totalité de la marge. La spécification de connecteurs à faible-perte à chaque point de rupture - et la vérification avec la perte d'insertion et les tests OTDR - ne sont plus facultatives. Notre guide pratique pourtest de câbles à fibres optiquesexplique ce qu'il faut vérifier avant d'activer un lien haut-haut débit.
 

Ce que les acheteurs de câbles devraient prendre en compte pour les réseaux 400G et 800G

Du point de vue du fabricant, les opérateurs et les intégrateurs qui obtiennent les performances 400G/800G les plus propres-ont tendance à partager une liste de contrôle commune :

• Bloquez tôt le budget des pertes.Décidez quelle interface (DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8) est concernée par chaque liaison, puis calculez ensuite - le nombre de paires de connecteurs et la longueur de fibre que le câblage peut absorber.
• Standardisez sur une ou deux qualités de fibres.Le mélange de G.652.D, de G.652.D à faible-perte et de G.654.E sans règle claire crée des discordances de points d'épissure-et une confusion sur le terrain.
• Traitez la polarité MPO comme une décision de conception et non comme une solution sur le terrain.Choisissez le type A, B ou C dès le départ et documentez-le sur chaque dessin.
• Exigez la qualité de la face-de l'extrémité du connecteur.APC pour le mode simple-est désormais la valeur par défaut ; L'UPC n'est acceptable que lorsque les budgets de réflectance le permettent.
• Planifiez la prochaine étape.Le câblage est amorti sur 10+ ans ; les émetteurs-récepteurs tournent beaucoup plus rapidement. Une usine conçue uniquement pour 400G n’acceptera pas gracieusement 800G ou 1,6T.

Pour les opérateurs planifiant une construction coordonnée-, notresolutions de connectivité pour centres de donnéesLa présentation décrit comment les couches de tronc, de correctif et de module sont généralement spécifiées ensemble, et notrecâblage de centre de données à fibre optiqueLa page couvre les familles de produits spécifiques utilisées dans les déploiements de clusters hyperscale et IA.

Ce que cela signifie pour l'industrie

Si l’offre nationale de silicium photonique continue d’augmenter à 400G et progresse vers 800G, il est raisonnable de s’attendre à trois effets en aval :

• La pression sur les prix des modules optiques s'atténue du côté des puces, libérant ainsi du budget pour un câblage et des connecteurs-de meilleure qualité -, ce qui est exactement là où les liaisons à haut débit-échouent le plus souvent sur le terrain.
• La transition 800G et 1,6T se comprime, car une plus grande partie de la chaîne d'approvisionnement est une production de masse-en parallèle plutôt qu'en série.
• Les opérateurs de clusters d'IA, qui sont les consommateurs les plus agressifs de nouvelles optiques, bénéficient d'une deuxième source de composants critiques, ce qui améliore leur horizon de planification pour le développement de la structure.

Aucun de ces résultats ne modifie la physique de la fibre elle-même. Ce qu'ils changent, c'est le rythme auquel les acheteurs doivent être prêts à disposer d'un câblage correspondant à l'optique.

Résumé

La photonique sur silicium 400G n'est pas un titre passager -, c'est le moteur sous-jacent qui pousse le 800G et le 1,6T dans les déploiements de centres de données et de clusters d'IA grand public. Une chaîne d’approvisionnement photonique en silicium plus diversifiée, notamment les progrès continus des fournisseurs chinois, accélère cette transition plutôt que de la réorienter fondamentalement.

Pour les acheteurs de câbles à fibres optiques, la conclusion pratique est simple : le brin de fibre n’a pas changé, mais la tolérance à l’égard d’un câblage bâclé a changé. Des budgets de perte plus serrés, des optiques plus parallèles et une cadence plus rapide de mise à niveau de vitesse poussent tous les spécifications de câblage vers des composants à faibles pertes, une planification minutieuse de la polarité MPO et des tests de liaison disciplinés. Les opérateurs qui intègrent désormais cette discipline dans leur usine absorberont les deux prochaines générations d'optiques avec beaucoup moins de retouches que ceux qui optimisent uniquement pour l'émetteur-récepteur d'aujourd'hui.