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光學元件

嵌入式光模塊——不是原來的收發器了

星之球激光 來源:21ic2012-05-31 我要評論(0 )   

光模塊應用于復雜的系統中,替代應用了10多年的SNAP12發射器/接收器。這使收發器和半導體制造商的熱情大增。安華高的microPOD在展會上頻頻亮相,并用于IBM的BlueWatersH...

 

光模塊應用于復雜的系統中,替代應用了10多年的SNAP12發射器/接收器。這使收發器和半導體制造商的熱情大增。安華高的microPOD在展會上頻頻亮相,并用于IBM的BlueWatersHPC中。這引起了收發器廠商和系統設計師的高度關注。當大半導體ASICs的速度增加到25GHz,電信號穿過傳統FR4PCBoard,到達其他器件的距離縮短到6英寸。2012年5月,光網絡互連論壇(OIF)設立了數個工作小組,來定義ASIC如何與下一代56Gbps速率光接口相接。在PCB上傳輸距離在10mm到50mm之間。

 

前面板把服務器、交換機、路由器和銅線連接起來,就像聲速有極限一樣,它的瓶頸是10Gbps。這時光纜傳輸距離縮短,成本增加。沒有什么能比發生在Ethernet,無所不在1GbE和超五類雙絞線電纜中的事情更能說明這個情形了。從1GBASE-T過渡到10GBASE-T,風投投入6億美元,10多個創業企業卷入這場鏖戰,8年之后,仍是唱著這樣的高調:“等到我們2014年研發出28-nmCMOS,那就棒了!”一個1GEthernetNIC市價是30美元,而一個10GBase-Tboard大約是500美元。相似的情形,直連電纜生產商發現每每速率增加,傳輸距離縮短。10G可傳輸7米,14G(FDR)就縮短到3米了。到了25G,就需要在每個電纜末端安裝有源信號狀況芯片,來達到3-5米的傳輸距離。

 

10Gbps是過去前面板(frontpanel)的極限,而25Gbp則代表PCB上的系統里面的極限。25G信號傳輸6英寸,就開始大大衰減,需要越來越多的補償電子芯片來保存、重建和重新傳送這些信號。需要重定時器、時鐘/數據恢復(CDR)、預加重、甚至DSP來使電信號以合適的距離通過電路板。PCB設計還改變并且需要先進的材料,如Megtron。它的成本通常高于傳統FR4玻璃纖維200%到500%倍。高速電路板變得更像模擬射頻電路,而不是像傳統的數字電子電路。其復雜程度以指數倍上升。在25G所需要的設計技能處于模擬設計領域的“黑色藝術”地帶:工程師和CAE/CAD工具的數據都寥寥無幾。當然,設計可以用復雜的電子電路來實現。問題是以多少個配件,花多少成本和有多大的功率消耗?人人都會在思索:“下一步40G-56G將會怎樣?在40G-56G會使用VCSELs嗎?抑或是這個行業會轉向硅光子技術和WDM技術?”同時光子技術在迅速降價,他們各得其所。

 

現在這個行業處于轉折點。EOM,始于20世紀90年代,以做SNAP12和POP4發射器和接收器起家。他們注定在高速電子系統成為設計者中的生力軍。最近的展會和論壇表明

 

展出的服務器刀片說明光互連(而不是銅線)幾乎出現在每個接口。安華高microPODs成為焦點。引起競爭對手和系統結構設計者的矚目。

 

嵌入式光模塊可以把光收發器安置在強大的、速度高達25GHz的CMOS芯片旁邊,它們位于大電路板的中央。通過幾個毫米的距離,高速信號可以移動到光領域,這時傳輸距離很輕易地達到20-30米,沒有電磁影響、信號耗損,延遲更低。高速系統設計總是使器件更緊湊,這樣就聚集熱量,一旦到了光領域,這些器件可以定位,幾乎像郵編一樣定位!這使高速系統設計發生了翻天覆地的變化。設計工程師們努力鉆研,使用EOM來解決復雜的設計問題。這給收發器生產商展現了一個嶄新的市場,開辟了長期的增長空間。

 

然而,移到系統地盤內部與在前面板外面不是相同的技術和經營環境。就像傳統的可插收發器的情形那樣。市場瞬息萬變,產品要求也變化迥異,從散熱、封裝、連接器到苛刻的供應商和產品資格周期,有可能需要一年完成!EOM更像關鍵設計中的核心芯片器件,而不是很容易交換、可插可拔的收發器。

 

更麻煩的是,沒有產業標準,沒有MSA,沒有IEEE委員會,沒有標準封裝,沒有標準連接器、線率和配置…。實際上是沒有任何定義和標準化!雖然,技術革新很振奮人心,但是這使經理人和設計師們要做出復雜的經營決策。現在市面上互相競爭的產品很少。然而,LightCounting發現很多原型機和展會展示品,供應商在測試客戶需求。這個領域將選擇最好的技術解決方案,收發器廠家羈絆于傳統的MSA限制,但是在這里,這種限制很少。

 

我們看到HPC領域會繼續大有前途,并一直延伸到大的,100G-400G交換機和路由器,因為很多公開的問題都理清了,價格講下來了。我們預測這種技術會一直被沿用到數據中心的服務器主機板,最終會到底高速視頻系統、HDTV、PCs、平板電腦、智能手機。然而道路不是平坦的。對光器件供應商來說充滿荊棘(限制?)--而且CMOS電子不會輕易罷休!

 

商業市場將會從2012年的4萬個、300萬美元增長到2017年前的68。5萬個、3900萬美元。起先,相當大部分的生意機會是量身定做的EOMs,然后發展到傳統的多產品供應商以及符合行業標準的收發器生產商。定制設計的EOMs用于HPCs和核心交換機和路由器。關于它的預測是2012年1100萬美元,2014-2015年達到高峰值2900萬美元,然后回落,因為,這時會采用硅光子技術和嵌入式光模塊技術。25G/28GEOMs將是賺大錢的產品,而且會在市場上行銷一個時期,因為大多數數據中心協議集中在25G這塊。CMOS補償電子將會贏得25G以下的設計。

 

EOM報告詳細闡述了市場機遇、時機、市場動態和行業挑戰。解析了5個應用以及它們對應的產品要求。市場發展軌跡是以HPC開始,然后轉向數據中心交換機、服務器、存儲基礎設施,一直到HDTV、平板電腦和智能手機用的商業視頻和消費類電子產品。我們詳細列舉了EOM應用:從中板到夾層板。夾層板與大芯片、芯片上的EOM、玻璃和聚合物光學底板并行。未來5年預測報告收錄了出貨量、平均銷售價格、銷售額。分析了隨著時間推移,應用機遇、速率、期望產品要求等的變化以及協議路線圖和其他關鍵時機的產品應用等。EOM產品和公司也收錄在內。

 

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