矽光子學 IBM 40G 光纖

搶攻資料中心 光收發器廠比拼低成本方案

2015-09-14
資料中心營運商正逐步將內部互連網路升級至100G,藉此提高頻寬,滿足終端用戶傳輸量遽增的需求。看好此一市場前景,光收發器開發商無不積極打造新一代解決方案,其中IBM、Luxtera等新進業者更開始引進低成本矽光子技術,揭開新的戰局。
網路規模(Web-scale)資料中心營運商在傳輸距離500公尺至2公里間,仍缺少符合成本效益之100G解決方案;不過,此需求在近期內將得以滿足。因為每年數百萬個收發器的需求量,將促使現有及新進廠商研發全新解決方案。

100G資料中心收發器市場遇分裂化

光收發器市場仍存在諸多分歧問題,導致產出數種無法互通使用的收發器。許多網路規模資料中心營運商已有足夠需求支援專屬性(Proprietary)解決方案,對於一些廠商而言是好消息,但同時也會拖延分裂化的時間。此外,像是IBM及Luxtera等新進廠商皆開始引進低成本矽光子學解決方案,也會帶來價格壓力。

事實上,資料中心無可避免將會出現分歧問題,因此各廠商須運用低成本製造平台、尋求量產機會,更要特別留意市場定價。

網路規模資料中心營運商正引領資料中心市場走向100G內部連結(Interconnect),將需要更高頻寬來處理高傳輸量,也需要更大量的連結以支援終端用戶需求。這些條件進一步推動供應商提供符合成本效益的解決方案,達成500公尺到2公里的100G單模連線距離。但因供應商無法在標準上達成共識,造成收發器存在分裂化的問題。

圖1整理出近期針對此市場與多元協定(MSA)或支援標準所推出新產品的廠商。所有廠商皆以支援高端口密度的QSFP28外型架構(Form Factor)提供收發器,問題是,模組當中的光纖隸屬多元協定之下,其中大部分卻無法互通。其所含括的類型列舉如下:

·LR4-lite由10公里IEEE標準化之100GBase-LR4衍生而來。供應商正著手研發能透過雙蕊單模光纖傳輸長達2公里的簡易版本,該光纖以區域網路分波多工(WDN)技術為基礎,包含四條1,310奈米(nm)波長,各間隔約5奈米。

·CWDM4同樣也是單模光纖上的雙蕊連結,使用粗式波長分割多工轉換(Coarse Wavelength Division Multiplexing)技術,四條1,310奈米波長,各間隔20奈米,也因波長間距長,不需雷射溫度調控,相較LR4-lite更有助於降低成本。

·CLR4是另一種多源協定,與CWDM4性質相近,可望互通。這些收發器使用和CWDM4一樣的波長,主要差別則關係到前向誤差改正(Forward Error Correction)。

·PSM4使用帶狀光纖(Ribbon Fiber),為平行單模光纖多源協定,發送及接收各由四條光纖進行;發送僅使用一條波長,多源協定在1,310奈米;使用單一波長可望省下成本,包括Luxtera等廠商皆使用單雷射產出傳輸光線供給四條通道,可進一步再壓低成本。要特別留意的是,Mellanox的解決方案以1,550奈米波長運作。

圖1 近期針對多源協定推出100G解決方案的收發器供應商

產量成長與成本削減面臨挑戰

因市場分裂化,增加產量、透過規模經濟營利,以及減少成本等都是廠商所面臨的挑戰。Ovum發現,早期市場定價明顯較預期的高。供應商以及終端用戶雙方因而都有降低價格的需求。

100G資料中心內部連結需求開始萌芽,索爾思光電(Source Photonics)及Luxtera皆蓄勢待發,目標成為第一個入主市場的廠商。

另外,因為牴觸的多源協定並無法互通,網路規模資料中心營運商未來將有模組需求,搶先布局便能取得優勢,因此索爾思光電已宣布開始增加產量,Luxtera也表示開始進行試驗,其收發器將於2015下半年推出。

主流企業市場近幾年內還不會採用100G,但已可預見營運商將會面臨嚴峻挑戰。典型的狀況是市場會朝單一種低成本收發器整合。但圖1顯示的解決方案全都以單模光纖為主;反之大部分的資料中心為滿足乙太網路交換器之間的連結,多採用多模光纖,如此一來,企業營運商將需投入更多成本更換光纖,才能使用最新型的收發器。

收發器廠商安華高(Avago)與Finisar正針對多模光纖研發更符合成本效益的100G解決方案,最近更展示300公尺的100G收發器,此距離便足以支援大部分企業資料中心。

單模光纖是針對未來頻寬需求最理想的基礎建設,尚未開發的資料中心極有可能普遍採用,但目前多模收發器解決方案仍在進行研發,使用多模光纖的營運商短期內仍不會改用單模,將來100G收發器市場很有可能還會出現更多分裂化問題。

儘管供應空間出現分裂化,收發器所帶來的價格壓力並不會因此消退,各廠商須準備應對擁有多重低成本管道的產品平台。新進廠商及矽光子學等新技術都會開闢出全新的低成本路線。

也就是說,所有供應商在定價方面皆不可大意,更要關注各解決方案在市場上採用的狀況。例如Luxtera僅使用一條雷射,相較於其他使用四條雷射的廠商,是特別突出的解決方案,該解決方案以矽光子學為基礎,而Luxtera的40G主動式光纖也採用類似設計;此外,Luxtera更試著要透過銷售收發器與矽光子晶片進行擴展。

IBM則是另一間利用矽光子學解決方案的新進廠商,該公司不僅口袋深,在金屬氧化半導體的製作及加工方面也具備深入的專業知識;其100G矽光子學設計採單片(Monilithic)技術,且支援被動式單模雷射及光纖校準(Alignment),因而備受市場關注。

(本文作者為Ovum元件實務領導)

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