张玓

谢谢大家,各位专家,各位业界同仁,大家下午好。我是来自武汉光迅科技股份有限公司的张玓,今天分享一下我们对数据中心的光模块的看法和技术的发展趋势。

我的题目是开放的数据中心,开放的光模块。首先我们来看看数据中心的流量走势情况,特别是现在比较流行的虚拟化、云计算,计算与存储的分离,导致数据中心内部的崛起。根据思科的全球云指数的预测,77%的流量将来自数据中心内部。会推动数据中心架构向扁平化演进,提高光纤的覆盖率。这是一个数据中心的架构图,数据中心的扁平化结构能够大大的提升东西向传输的效率,提高整个光纤管理,特别增加了对高端光模块和交换机的需求。

另一个比较重要的趋势在于数据中心端口的升级,可以看到现在比较偏向于部署的是10G、40G的光端口,从服务器到交换机基本上是10G的,交换机与交换机之间都是通过40G的光模块。近一两年来100G的光端口迅速崛起,也是在批量部署的。我们在服务器与交换机之间是通过25G的DAC或者AOC进行连接。我们认为在不久的将来,在2018年以后我们基于100G的光接入和400G的光互连会迅速的到来。基于数据中心扁平化的架构,以及数据中心端口的快速升级,对光模块行业带来了巨大的机遇。

现在再看看100G的光模块的情况,根据最新预测,2016年底到2017年100G的光模块的需求迅速的增大。比方说从2016年总的光模块发布量五六十万支,今年回答道300万支。光模块的种类可以看到,从去年的100米左右的SR系列,到500米左右的PSM系列,200公里左右的,一直到今年会有更多种光模块类型出现。目前看来是SR4类型的光模块增长,200公里传输的在一两年内增长的非常迅猛。右图是我们自己内部数据中心对主流应用光模块规划的对比,横坐标是传输对比,包括光模块的成本和综合布线的成本。我们可以看到在100米以内,SR的光模块有比较大的优势。600米左右基于传统方案的PS4的光模块有优势。超过1公里的传输距离,基于CWDM4是比较好的解决方案。

这是我们关于数据中心的特点,我们认为数据中心是合理定义的市场。在数据中心开放光模块的特点,也是基于数据中心的信用,比如说定制了温度,定制了传输距离,基于此中应用,数据中心光模块的特点,对于新技术是比较开放的态度,并且关于新调度的讨论也加入了这个特点。新技术包括一些简化封装技术,包括后面提到的技术。新标准包括1310/1550模式,封装协议上QSFP等。基于100米左右的SR系列,还有DR、FR、LR系列。

我们来看看传统光模块的构成。光模块实际上是光和电的结合体,基本的功能是通过激光线进行光电转化,实现这些数据和数据的交互。但是光模块厂商要做的事比较多,因为我们可以看到电光转化。从激光器开始进行端口的封装,结构的封装,实现光模块可靠有效的功能。因此从成本当中可以看到,在封装成本和光电芯片成本,占了整个光模块80%到90%左右的比例。所以认为在光器件上。因为持续优化是我们疏通光模块主要的发展方向。

这页总结了光模块封装的趋势,包括从2000年左右及以前使用传统的TO封装,或者COB封装,需要对芯片进行气密性保护,需要对端口的封装和结构的封装,进行EMI的特性。在当今基于COB封装是非常好的方法,是完美的数据中心的解决方案。首先去掉传统的TO和box,对封装的成本是大大的优化。比较能够实现比较好的自动化程度,目前基于COB封装的技术在多模光模块非常成熟了,基于单模的COB封装也有一些样品出现,所以对单模封装来说COB也是比较好的方式。第三个相当于把光模块的基本功能,包括必要的驱动放大,直接放在端口下,这样它的好处在于能够更高的提高端口密度,具备更低的功耗。我们认为最终的方式就是规模化的光电集成,光点混合IC,这是我们认为最终的光模块的发展方向。后两种来说,我们认为在规模化的光电集成有比较大的用武之地,后面也会讲到。

这里谈谈比较热门的硅光子技术。有四个优点,第一是极低的成本,硅材料在地球上的含量是28%,第二是折射率比较高,无损透明,从1.06微米,都是透明的。第三,和COMS工艺兼容,线宽误差小,可以做到两纳米的误差。最后一个优势,可以做到关电集成,无缝对接,信号完整性能更好的提高。

这是我基于2014年根据近几年的形势做了调整,(英),包括器件,模块,设备厂商和终端用户都会对这方面有极大的关注。我们可以看到纵坐标下面是研发状态,上面是(英)的状态。可能在三四年前只有一两家公司,今年上面已经有很多公司了。比如说(英)。在器件方面有比较好的,包括刚刚提到的,包括我们公司有一些模块方面的进展。

实际上硅光子技术在100G的PSM4获得了初步的成功,这里我介绍了最成功的三个公司,第一个是刚刚演讲的迈络思。第二个是luxtera,第三个是Intel,比较有趣的是这三个公司采用了三种完全不同的光子集成的方式,这也是大的难题之一。对于迈络思来说是使用端面,直接放在硅光芯片上,具有比较紧凑和高带宽的特点。需要对芯片进行特殊的SSC设计,提高灵敏度。第二种是基于垂直耦合的技术,优点在于可以把激光器很好的保护起来,而且便于从芯片和组件进行筛选。这样的话带来的代价可能就是激光器需要进行封装。第二个该是WDM的可扩展性。第三个就是Intel的wafer bonding的技术,可以有比较好的批量生产,这也是基于Intel强大的研发实力和技术储备,不是所有的公司都能做到这样非常好的效果。

我们认为硅光子技术在运行高速调制,光电集成和简化封装方面有明显的优势。左图是我们芯片验证的情况,因为微光还有一些没有解决的问题,因此借鉴硅光子技术在PSM4的成功,DR4类型的光模块,我们认为是硅光子比较好的切入点。有非常漂亮的5G的图。同时我们刚刚提到的认为下一个比较重要的就是硅光子技术在(英)方面是应用的比较重要的发展方向。

在数据中心光模块标准及技术状态方面,有两大方面。一个是基于IEEE的标准,包括SR100米的,DR500米,FR2公里,LR10公里。在多源协议方面有很多,包括两公里的,100GPSM4 MSA等,在封装方面有QSFP-DD,SFP-DD,不久的将来也会看到更多新的标准出现。

最后做一个总结,首先我们认为流量的快速增长推动了数据中心的演进和升级,为光模块行业带来巨大的机遇。数据中心合理了规定了光模块的使用条件,使得新的思路、新的技术,如简化封装、硅光子技术能得到快速的推广。第三,不断涌现的新应用催生了新的标准,和多源协议的产生。我们也借ODCC的环境,也希望在硅光子基于特定的应用下,能够更多的接受不同的波长,合理规定的光模块的使用条件,这样促使更新的技术在疏通引擎方面得到很好的应用,谢谢大家。

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