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Photonische Siliziumchips sind aus Forschungslabors in den Mainstream der optischen Hochgeschwindigkeits-Transceiver vorgedrungen. Da 400G-Module in Hyperscale-Rechenzentren zum Standard werden und 800G- und 1,6T-Bereitstellungen für KI-Cluster immer schneller voranschreiten, ist die zugrunde liegende Chiptechnologie nicht mehr nur ein vorgelagertes Problem -, sondern bestimmt direkt, wie Glasfaserkabel, MPO/MTP-Baugruppen und Verbindungsbudgets entworfen werden müssen.

Die jüngsten Fortschritte inländischer chinesischer Chiplieferanten bei 200G-, 400G- und 800G-Silizium-Photonikgeräten haben Kabelkäufern und Netzwerkarchitekten einen weiteren Faktor hinzugefügt, den sie im Auge behalten sollten. Als Hersteller von Glasfaserkabeln, der mit Betreibern, Hyperscalern und Integratoren zusammenarbeitet, betrachten wir diesen Trend nicht als eine Chip-Story, sondern als eine Frage vonwas es für die Verkabelung bedeutet, die sich unter jeder Hochgeschwindigkeitsverbindung befindet.
 

Was ist ein 400G-Silizium-Photonik-Chip?

Ein photonischer Siliziumchip integriert optische Komponenten - Modulatoren, Wellenleiter, Detektoren und (in heterogenen Designs) Laserquellen - auf einem Siliziumsubstrat unter Verwendung von CMOS-kompatiblen Prozessen. Im Vergleich zu herkömmlichen diskreten Optiken, die auf Indiumphosphid (InP) oder Galliumarsenid (GaAs) basieren, zielt die Siliziumphotonik auf eine engere Integration, eine geringere Leistung pro Bit und eine bessere Skalierung auf bestehenden Halbleiterleitungen ab.

Ein photonischer 400G-Siliziumchip unterstützt typischerweise entweder 4×100G oder 1×400G pro Wellenlänge, gepaart mit PAM4-Modulation und DSP, und ist die optische Engine in QSFP-DD, OSFP und den neuen 800G/1,6T-Formfaktoren.

Warum Siliziumphotonik für optische Hochgeschwindigkeitsnetzwerke wichtig ist

Der Wandel hin zur Silizium-Photonik wird durch drei Faktoren vorangetrieben, die jeder Rechenzentrumsbetreiber kennt: Leistung, Dichte und Kosten pro Bit.

• Energieeffizienz.KI-Trainingscluster konzentrieren eine enorme Bandbreite in einer einzigen Rackreihe, und jedes Watt, das für die Optik aufgewendet wird, ist ein Watt, das nicht für die Rechenleistung zur Verfügung steht. Die Siliziumphotonik hat sich zu einem führenden Ansatz entwickelt, um die Leistung pro Gigabit bei 400 G und mehr auf einem Abwärtstrend zu halten.
• Integrationsdichte.Durch die Integration weiterer Lanes auf derselben Modulfläche können 800G- und 1,6T-Transceiver die Frontplatte erreichen.
• Fertigungsmaßstab.Durch den Bau photonischer Geräte auf Standard-Waferlinien kann das Volumen parallel zur Nachfrage aus KI- und Cloud-Entwicklungen wachsen.{0}}

Für einen tieferen Einblick in die Art und Weise, wie sich Transceiver-Geschwindigkeiten auf das Netzwerkdesign auswirken, lesen Sie unseren Hinweis zu800G optische Modulegeht durch die typischen Schnittstellenoptionen und zeigt, wo sie in einer realen Bereitstellung landen.

Der Vorstoß für inländische 400G-Silizium-Photonik-Chips

In den letzten zehn Jahren wurden High-End-Silizium-Photonik-Chips für 400G und höher größtenteils von US-amerikanischen und japanischen Anbietern dominiert. Dieses Bild hat sich verändert. Chinesische Zulieferer -, darunter Accelink Technologies und HG Genuine (Huagong Zhengyuan) -, haben öffentlich erklärt, dass ihre 200G-, 400G- und 800G-Silizium-Photonikgeräte das Produktionsstadium erreicht haben und in ihre eigenen optischen Motoren und Module integriert werden.

Spezifische Aussagen zu Erträgen, Preisen, Kundenaufträgen und Teststunden in einem bestimmten Monat sollten mit Vorsicht behandelt werden, bis sie durch Unternehmensunterlagen, geprüfte Berichte oder wichtige Branchenberichte untermauert werden. Was öffentlich sichtbar ist und was für die Verkabelungsschicht von Bedeutung ist, ist die breitere Richtung: eine diversifiziertere Silizium-Photonik-Versorgung, mehr 400G- und 800G-optische Engines, die auf den Markt kommen, und ein schnellerer Anstieg in KI-{3}- und Cloud-{{4}-gesteuerten Bereitstellungen.

Diese Richtung hat Auswirkungen, die weit über den Chip selbst hinausgehen.

Verändert 400G Silicon Photonics die Anforderungen an Glasfaserkabel?

Der Faserstrang selbst - Single--- oder Multimode-Glas - muss für 400G nicht neu erfunden werden. Die IEEE 802.3-Familie vonEthernet-Standardsdefiniert 400GBASE-DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8 und verwandte Schnittstellen über dieselben Glasfasertypen, die bereits in den meisten Rechenzentren und Stadtnetzwerken eingesetzt werden.

Was sich ändert, ist, wie unversöhnlich die Verbindung wird. Höhere Symbolraten und PAM4-Modulation verkleinern das Verlustbudget, erhöhen die Empfindlichkeit gegenüber Modenteilungsrauschen und chromatischer Dispersion und legen mehr Wert auf die Steckerqualität als es 10G oder 25G jemals taten. In der Praxis bedeutet das für die Verkabelungsebene drei Dinge:

1. Einfügedämpfung ist wichtiger.Ein kleiner zusätzlicher dB-Wert an jedem Patchpanel, jeder Spleißstelle und jeder MPO-Schnittstelle, der bei 10G tolerierbar war, kann eine 400G-Verbindung unterbrechen.
2. Die Reichweite ist kürzer als im Datenblatt angegeben.Echte 400G/800G-Verbindungen erreichen selten die absolut maximale Reichweite, da das Budget für die Anzahl der realen Anschlüsse und Biegeverluste aufgewendet wird.
3. Im Rechenzentrum dominiert die Paralleloptik.DR4/SR4/SR8-Schnittstellen basieren auf MPO-Trunks mit 8 oder 16 Fasern anstelle von Duplex-LC-Paaren.

   

Auswirkungen auf die Verkabelung von Rechenzentren, MPO/MTP und verlustarme Glasfaser

Single--Modus vs. Multimode bei 400 G

Für Rechenzentrumsreichweiten unter etwa 100 m bleiben OM4- und OM5-Multimode-Glasfasern gepaart mit Transceivern der SR--Klasse aus Kostengründen attraktiv. Bei Reichweiten von 500 m und mehr sowie bei fast allen AI-Cluster-Fabric- und DCI-Links dominiert der Single--Modus. Viele Betreiber standardisieren mittlerweile G.652.D mit geringem Verlust-für Strecken innerhalb-Gebäudes und erwägen G.654.E für Segmente mit größerer Reichweite.

Zwei Produktreferenzen, die in 400G/800G-Designdiskussionen häufig auftauchen, sind unsereverlustarme G.652.D-Single-{2}-Mode-Faserund unserG.654.E Ultra-verlustarme-Faserfür Langstrecken- und DCI-Anwendungen. Für Multimode-Links mit kurzer ReichweiteOM4-Faserbleibt das Arbeitspferd, wobei OM5 dort attraktiv ist, wo SWDM im Einsatz ist.

MPO/MTP und Paralleloptik

Da die meisten 400G- und 800G-Schnittstellen mit kurzer{2}}Reichweite parallel sind, sind MPO-12- und MPO-16-Trunks zur Standardinfrastruktur für Rechenzentrumsstrukturen geworden. Polaritätsmanagement (Typ A, B oder C), gepinnte vs. nicht gepinnte Enden, verlustarme APC-Anschlüsse für Singlemode und Endflächensauberkeit bestimmen jetzt, ob eine 400G-Verbindung sauber funktioniert oder bei FEC-Fehlern ausfällt.

Unser Überblick überMPO/MTP-Produktedeckt die Trunks, Kabelbäume und Konvertierungsmodule ab, die typischerweise in dieser Ebene verwendet werden, sowie unseren Hinweis dazuUnterschiede zwischen MPO und MTPist eine nützliche Einführung für Einkäufer beim Vergleich von Lieferantendatenblättern.

Berechnung des Verlustbudgets

Für 400G-DR4 und ähnliche Schnittstellen ist das Betriebsverbindungsbudget nach FEC klein genug, dass zwei zusätzliche MPO-Steckerpaare mittelmäßiger Qualität die gesamte Marge verbrauchen können. Die Angabe verlustarmer-Anschlüsse an jedem Breakout-Punkt - und die Überprüfung mit Einfügedämpfungs- und OTDR-Tests - ist nicht mehr optional. Unser praktischer Leitfaden fürPrüfung von Glasfaserkabelnerklärt, was überprüft werden muss, bevor ein Hochgeschwindigkeitslink aufgerufen wird.-
 

Was Kabelkäufer bei 400G- und 800G-Netzwerken beachten sollten

Aus Herstellersicht neigen die Betreiber und Integratoren, die die saubersten 400G/800G-Lieferungen-erhalten, dazu, eine gemeinsame Checkliste zu verwenden:

• Sperren Sie das Verlustbudget frühzeitig.Entscheiden Sie, welche Schnittstelle (DR4, FR4, LR4, SR4.2, SR8) für jede Verbindung in den Geltungsbereich fällt, und berechnen Sie dann zurück-, wie viele Steckerpaare und welche Faserlänge die Verkabelung aufnehmen kann.
• Standardisieren Sie eine oder zwei Faserqualitäten.Das Mischen von G.652.D, verlustarmem G.652.D und G.654.E ohne klare Regel führt zu Nichtübereinstimmungen der Spleißpunkte und zu Verwirrung im Feld.
• Behandeln Sie die MPO-Polarität als eine Entwurfsentscheidung, nicht als eine Lösung vor Ort.Wählen Sie im Vorfeld Typ A, B oder C und dokumentieren Sie dies auf jeder Zeichnung.
• Fordern Sie die Endflächenqualität des Steckverbinders.APC für den Single--Modus ist jetzt die Standardeinstellung; UPC ist nur dann akzeptabel, wenn das Reflexionsbudget dies zulässt.
• Planen Sie den nächsten Schritt.Die Verkabelung wird über 10+ Jahre abgeschrieben; Transceiver laufen viel schneller. Eine Anlage, die nur für 400G ausgelegt ist, wird 800G oder 1,6T nicht problemlos akzeptieren.

Für Betreiber, die einen koordinierten Ausbau-planen, bietet unserKonnektivitätslösungen für RechenzentrenIn der Übersicht wird beschrieben, wie die Trunk-, Patch- und Modulebenen normalerweise zusammen spezifiziert werdenGlasfaserverkabelung für RechenzentrenAuf dieser Seite werden die spezifischen Produktfamilien behandelt, die in Hyperscale- und AI-Cluster-Bereitstellungen verwendet werden.

Was das für die Branche bedeutet

Wenn die heimische Silizium-Photonik-Versorgung weiterhin auf 400 G ansteigt und sich auf 800 G zubewegt, sind drei nachgelagerte Effekte vernünftigerweise zu erwarten:

• Der Preisdruck bei optischen Modulen lässt auf der Chipseite nach, wodurch Budgets für hochwertigere-Verkabelungen und Anschlüsse frei werden -, genau dort, wo Hochgeschwindigkeitsverbindungen-in der Praxis am häufigsten versagen.
• Der 800G- und 1,6T-Übergang führt zu einer Komprimierung, da ein größerer Teil der Lieferkette parallel statt seriell in Massenproduktion produziert wird.
• Betreiber von KI-Clustern, die die aggressivsten Verbraucher neuer Optiken sind, erhalten eine zweite Quelle für kritische Komponenten, was ihren Planungshorizont für Fabric-Ausbauten verbessert.

Keines dieser Ergebnisse verändert die Physik der Faser selbst. Was sie ändern, ist das Tempo, in dem Käufer mit einer zur Optik passenden Verkabelung bereit sein müssen.

Zusammenfassung

400G-Siliziumphotonik ist keine vorübergehende Schlagzeile -, sie ist der zugrunde liegende Motor, der 800G und 1,6T in Mainstream-Rechenzentren und KI-Cluster-Implementierungen drängt. Eine stärker diversifizierte Lieferkette für Silizium-Photonik, einschließlich anhaltender Fortschritte chinesischer Lieferanten, beschleunigt diesen Übergang, anstatt ihn grundlegend umzulenken.

Für Käufer von Glasfaserkabeln liegt die praktische Erkenntnis auf der Hand: Der Glasfaserstrang hat sich nicht verändert, wohl aber die Toleranz gegenüber schlampiger Verkabelung. Engere Verlustbudgets, mehr parallele Optiken und eine schnellere Geschwindigkeitssteigerung treiben die Verkabelungsspezifikation in Richtung verlustarmer Komponenten, sorgfältiger MPO-Polaritätsplanung und disziplinierter Verbindungstests. Betreiber, die diese Disziplin jetzt in ihre Anlage einbauen, werden die nächsten zwei Generationen von Optiken mit weitaus weniger Nacharbeit aufnehmen als diejenigen, die nur für den heutigen Transceiver optimieren.