光器件和模塊市場(chǎng)分析：PAM4和64QAM的崛起

  ICCSZ訊（編譯：Nina）向云服務(wù)和虛擬化網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移使數(shù)據(jù)中心成為行業(yè)的中心，意味著數(shù)據(jù)中心內(nèi)部和數(shù)據(jù)中心之間的連接對(duì)商業(yè)和個(gè)人服務(wù)的交付產(chǎn)生巨大影響。世界各地都在建設(shè)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，這些都需要連接。為滿足這一需求，光模塊和器件供應(yīng)商正在發(fā)展基于PAM4編碼和64QAM的解決方案，提供相干調(diào)制，以降低連接成本并提升每個(gè)連接的帶寬。

  到服務(wù)器的連接大多已經(jīng)達(dá)到25Gbit/s，大型數(shù)據(jù)中心的交換機(jī)之間的鏈路已經(jīng)達(dá)到100Gbit/s。采用集成新技術(shù)并采用高效制造技術(shù)生產(chǎn)的SFP28和QSFP28模塊的推出降低了這些連接的成本，并促進(jìn)了市場(chǎng)的大規(guī)模增長(zhǎng)。下一階段是為交換機(jī)之間的鏈路引入100G單lambda解決方案和經(jīng)濟(jì)高效的400G模塊。這一步所需的物理層(PHY)設(shè)備已經(jīng)可用，12.8Tbit / s交換設(shè)備已經(jīng)投產(chǎn)，第一個(gè)400G QSFP-DD和OSFP光模塊已經(jīng)出樣。

  超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商的崛起極大地改變了市場(chǎng)。從10G和40G切換到25G和100G的過(guò)程非常快。數(shù)據(jù)中心新建或升級(jí)的規(guī)模和數(shù)量都意味著，只要價(jià)格合適，器件已經(jīng)合格，生產(chǎn)線就可以運(yùn)行，新技術(shù)就可以批量發(fā)貨?，F(xiàn)階段，第一批用于數(shù)據(jù)中心的400G PHY設(shè)備和光模塊已經(jīng)可用，在等待領(lǐng)先的超大規(guī)模運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行承諾的大規(guī)模部署過(guò)程中，供應(yīng)商們已經(jīng)在爭(zhēng)奪市場(chǎng)地位。

  許多受益于25G和100G的公司正將他們的投資投入應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的單Lambda PAM4 100G和400G解決方案。這需要新的PAM4 PHY器件，以滿足400G OSFP和QSFP-DD模塊的功率限制。一些公司還投資了50G和200G PAM4 PHY，以實(shí)現(xiàn)25G和100G的經(jīng)濟(jì)高效升級(jí)。Heavy Reading預(yù)計(jì)50G SFP56和200G QSFP56模塊將成為臨時(shí)解決方案，但目前尚不清楚它們的使用范圍或使用時(shí)間有多長(zhǎng)。40G就是一個(gè)持續(xù)多年的臨時(shí)解決方案。

  最初為100G長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)的相干技術(shù)現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)途連接，包括海底、城域網(wǎng)以及數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)中心互連(DCI)。數(shù)據(jù)中心互連市場(chǎng)發(fā)展迅速，許多系統(tǒng)供應(yīng)商可提供80-500公里傳輸距離的解決方案。對(duì)于長(zhǎng)途和城域應(yīng)用，一些領(lǐng)先的設(shè)備制造商繼續(xù)采用內(nèi)部設(shè)計(jì)的相干DSP設(shè)計(jì)。Ciena已將其相干DSP解決方案提供給光模塊供應(yīng)商，Lumentum目前出貨的400G模塊則是基于此設(shè)計(jì)。最新的DSP ASIC可支持600G 64Gbaud 64QAM解決方案和CFP2-DCO模塊。下一步是引入7nm DSP，以支持從2020年開(kāi)始部署的計(jì)劃用于傳輸距離上達(dá)100公里的400G鏈路的高性?xún)r(jià)比400ZR模塊。

  這仍然是一個(gè)不斷變化的市場(chǎng)。Lumentum已經(jīng)完成收購(gòu)Oclaro，思科宣布收購(gòu)Luxtera，而幾家中國(guó)光模塊廠商已經(jīng)加入數(shù)據(jù)中心400G戰(zhàn)場(chǎng)。應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的100G單Lambda和400G所需的PAM4 PHY器件的上市非常具有挑戰(zhàn)性。采用28nm和14/16nm技術(shù)的PAM4 PHY解決方案已經(jīng)出樣6個(gè)多月，現(xiàn)在7nm解決方案也開(kāi)始加入。

  Heavy Reading在新發(fā)布的《The Rise of PAM4 and 64QAM: A Competitive Analysis of Optical Modules & Components》報(bào)告分析了關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)、光模塊和半導(dǎo)體技術(shù)，并詳細(xì)介紹了它們?cè)?5G、100G、200G、400G和600G端口上的應(yīng)用，評(píng)估和分析了50家領(lǐng)先供應(yīng)商的產(chǎn)品和戰(zhàn)略。

  報(bào)告的主要發(fā)現(xiàn)如下：

  1. 數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商正在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高效的400G解決方案。應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心互連的400G CFP8模塊和400G相干模塊已經(jīng)可用，但對(duì)于數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)來(lái)說(shuō)成本過(guò)高。這促使器件供應(yīng)商盡快提供更具有吸引力的400G解決方案。

  2. 首批400G QSFP-DD和QSFP模塊正在推出。一些供應(yīng)商正在采樣100GBASE-SR8、100G-FR4和100GBASE-LR8模塊。更多供應(yīng)商計(jì)劃在2019年推出400G QSFP-DD和QSFP模塊。

  3. 100G單Lambda即將到來(lái)。首批100GBASE-DR和100G-FR模塊正在采樣，多家供應(yīng)商需要100GS/s PAM4 PHY。100G Lambda MSA在2018年9月的ECOC展會(huì)上展示了多供應(yīng)商解決方案，并將推動(dòng)這些解決方案的發(fā)展。這些發(fā)展也在推動(dòng)使用四個(gè)光學(xué)通道的經(jīng)濟(jì)高效的400G解決方案。

  4. 50G和200G光模塊廣泛可用。 多家供應(yīng)商可提供200G QSFP56模塊和50G SFP56模塊。一些供應(yīng)商也可提供200G QSFPDD模塊。

  5. QSFP28顯然是占主導(dǎo)地位的100G模塊，有近30家供應(yīng)商。 QSFP28模塊用于大部分網(wǎng)絡(luò)，用于從幾米到40千米的100G連接。這些模塊提供的高密度和成本效益目前無(wú)與倫比，它們被SFP模塊取代仍將需要一段時(shí)間。

  6. 在數(shù)據(jù)中心互連和城域連接中，400G將接替100G/200G。領(lǐng)先的設(shè)備制造商已開(kāi)發(fā)出自己的相干收發(fā)器解決方案。與此同時(shí)，Acacia、Inphi、Menara和NEL支持DP-QPSK、16 QAM和64 QAM調(diào)制的400G/600G相干DSP正處于不同的開(kāi)發(fā)階段，目前已有幾種可用。 Ciena已同意為兩家光模塊供應(yīng)商提供其400G相干DSP，改變了市場(chǎng)并提供替代解決方案。 400ZR承諾為長(zhǎng)達(dá)100公里的數(shù)據(jù)中心互連鏈路提供經(jīng)濟(jì)高效的400G。

  7. 城域應(yīng)用中CFP2-DCO模塊正在取代CFP2-ACO。CFP2-ACO模塊通過(guò)整齊地封裝光學(xué)元件并與任何DSP配合，為100G和200G相干連接提供了極具吸引力的升級(jí)選擇。采用集成16nm相干DSP的CFP2-DCO模塊，則通過(guò)提供成本效率的解決方案并降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本，徹底改變了這一方程式。

  8. 擴(kuò)展溫度范圍的模塊在無(wú)線后/前傳應(yīng)用中已可輕易獲得。許多供應(yīng)商的擴(kuò)展了溫度范圍(-40°C至-85°C)的25G/28G SFP28模塊已在出貨。有些還支持無(wú)線前傳應(yīng)用所需的增強(qiáng)型通用公共無(wú)線電接口(eCPRI)/ CPRI。一些供應(yīng)商已經(jīng)出貨或在開(kāi)發(fā)50G和100G模塊。

  9. PAM4已被迅速用于高速鏈路。 業(yè)界已將PAM4用于數(shù)據(jù)中心和企業(yè)系統(tǒng)的下一代接口。多家供應(yīng)商擁有PAM4 PHY/Mux和時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)組件，并且使用50G PAM4的100G，200G和400G模塊已在出貨?，F(xiàn)階段，支持單Lambda 100G、經(jīng)濟(jì)高效的400G和800G的100G PAM4解決方案已在出樣。

  10. 7 nm硅技術(shù)是充滿活力的400G PHY市場(chǎng)的關(guān)鍵。首批7nm PHY器件即將可用，所有領(lǐng)先供應(yīng)商都在積極開(kāi)發(fā)7nm。采用14/16nm技術(shù)的400G PAM4 PHY已經(jīng)可用，但7nm解決方案將增加競(jìng)爭(zhēng)力，并且業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為它能降低400G功耗和成本。400ZR的大多數(shù)相干DSP開(kāi)發(fā)是基于7nm。