800G 기술더 높은 레인 속도, 더 밀도가 높은 광 모듈 및 진화하는 인터페이스 표준을 통해 이더넷 트래픽을 초당 800기가비트로 이동하도록 설계된 고속 네트워킹 시스템을 의미합니다.PAM4 변조기호당 전달되는 데이터가 증가하는 반면실리콘 포토닉스고밀도 광트랜시버의 통합 및 제조 가능성을 향상시킵니다.
800G의 엔지니어링 문제는 단순히 "광학 장치를 더 빠르게 만드는 것"이 아닙니다. 이는 전기, 광학, 패키징 및 표준이 결합된 문제입니다. 스위치 ASIC 용량이 높을수록 전면 패널 포트당 더 많은 대역폭이 필요합니다. 포트 밀도가 높을수록 광학 모듈 크기, 전력 및 열 설계에 대한 부담이 커집니다. 레인 속도가 높을수록 더 주의 깊은 신호 무결성, 더 강력한 오류 수정, 더 통합된 광학 아키텍처가 필요합니다.
IEEE 표준 802.3df-2024400Gb/s 및 800Gb/s 이더넷에 대한 완전한 수정안입니다. 400Gb/s 및 800Gb/s 작업을 지원하는 데 필요한 MAC 매개변수, 물리적 계층 및 관리 매개변수를 다룹니다.
800G 뒤에 있는 두 가지 엔지니어링 계층: 신호 및 광학 통합
PAM4와 실리콘 포토닉스는 동일한 스케일링 문제의 서로 다른 부분을 해결합니다.
PAM4는 신호 계층에서 작동합니다. 이를 통해 채널은 기호당 더 많은 정보를 전달할 수 있으므로 더 높은 전송 속도에만 의존하지 않고 효과적인 데이터 속도를 높이는 데 도움이 됩니다. 실리콘 포토닉스는 광학 통합 레이어에서 작동합니다. 이를 통해 광자 구성 요소와 고속 트랜시버 기능을 실리콘 기반 플랫폼에 통합할 수 있으며, 이는 모듈이 더 많은 채널과 더 복잡한 광학 기능으로 이동함에 따라 점점 더 중요해지고 있습니다.
실제로 800G는 두 가지 모두에 의존합니다. PAM4는 레인 효율성을 향상시키는 반면, 실리콘 포토닉스는 고속 신호를 밀도 있고 제조 가능한 광학 모듈로 전환하는 데 도움이 됩니다.
PAM4(4레벨 펄스 진폭 변조)는 800G 광학 모듈의 핵심 구현 기술 중 하나입니다. 이전 세대에서는 일반적으로 NRZ(Non-return-to-zero 변조)를 사용했습니다. NRZ는 두 개의 신호 레벨을 사용하므로 각 기호는 0 또는 1의 1비트를 나타냅니다. PAM4는 4개의 신호 레벨을 사용하므로 각 기호는 00, 01, 11 또는 10의 2비트를 나타냅니다.
이러한 차이점이 PAM4가 유용한 핵심 이유입니다. PAM4는 기호당 2비트를 인코딩함으로써 기호 속도를 두 배로 늘리지 않고도 단일 채널의 유효 데이터 속도를 두 배로 늘릴 수 있습니다. 고속 광 링크의 경우 이는 전송 속도만 조정하는 것보다 더 실용적인 경로입니다.
PAM4 대 NRZ: 신호 레벨, 기호당 비트 및 잡음 감도
| 목 | NRZ | PAM4 |
|---|---|---|
| 신호 레벨 | 2 | 4 |
| 기호당 비트 | 1비트 | 2비트 |
| 예시 상태 | 0, 1 | 00, 01, 11, 10 |
| 주요 이점 | 더 간단한 신호 감지 | 기호당 더 높은 데이터 속도 |
| 주요한계 | 낮은 대역폭 효율성 | 더 높은 소음 감도 |
| 링크 지원 요구 | 느린 속도에서는 더 낮아집니다. | 일반적으로 더 강력한 FEC 및 균등화가 필요합니다. |
PAM4의 장점은 또한 주요 엔지니어링 과제를 야기합니다. 4개 레벨은 사용 가능한 신호 진폭 범위에 맞아야 하므로 레벨 사이의 간격이 NRZ보다 작습니다. 결정 여유가 작을수록 링크는 잡음, 왜곡 및 채널 손상에 더욱 민감해집니다.
이것이 PAM4를 단순한 속도 업그레이드로 취급할 수 없는 이유입니다. 이는 대역폭 효율성의 균형입니다. 즉, 기호당 데이터는 많지만 레벨당 노이즈 마진은 적습니다.
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PAM4와 NRZ 신호 레벨 비교
FEC 및 균등화가 PAM4 링크에 필수적인 이유
PAM4는 신호 결정 마진이 더 엄격하기 때문에 고속 PAM4 링크는 신호 결정 마진에 더 많이 의존합니다.독립 단기 치료소그리고균등화. FEC는 전송 후 오류를 수정하는 데 도움이 되고, 균등화는 채널 관련 신호 왜곡을 보상하는 데 도움이 됩니다.
낮은 속도에서는 이러한 기술이 같은 정도로 필요하지 않을 수 있습니다. 50G, 100G, 특히 레인당 200G 개발 단계에서 이는 안정적인 작동을 위한 실용적인 엔지니어링 기반의 일부가 됩니다.
800G를 향한 움직임은 단번에 이루어진 것이 아닙니다. 이는 레인 속도 로드맵을 따랐습니다. 50G PAM4가 먼저 성숙되었고, 그 후 100G PAM4가 보다 효율적인 100GE 및 400GE를 활성화했으며, 200G PAM4가 고속 모듈의 광학 복잡성을 줄이기 위한 다음 경로가 되었습니다.
| PAM4 스테이지 | 기술현황 | 주요 역할 | 관련 애플리케이션 |
|---|---|---|---|
| 50G PAM4 | 성숙한 | 최초의 대규모 PAM4 구현 경로 | 200GE 링크, 초기 400G 클라이언트 광학 장치 |
| 100G PAM4 | 성숙한 | 100GE, 400GE, 800G 포트 증가를 위한 더 높은 레인 속도 | SMF를 통한 단일 파장 100GE, 4파장 400GE |
| 200G PAM4 | 다음 단계 개발/표준 트랙 | 광학적 복잡성을 줄이고 더 높은 시스템 용량을 지원합니다. | 800G, 1.6T 및 향후 3.2Tbps 포트 아키텍처 |
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800G를 향한 50G, 100G 및 200G PAM4 로드맵
50G PAM4 및 초기 200GE/400G 배포 단계
PAM4 구현은 처음에 50Gbps 채널을 목표로 했습니다. 이는 채널당 데이터 속도를 높이는 보다 효율적인 방법을 제공했기 때문에 동시에 개발 중이던 50Gbps NRZ 접근 방식을 빠르게 대체했습니다.
최대 비트 전송률이 56Gbps인 50G PAM4는 성숙해졌으며 다양한 스위치 및 라우터 ASIC 및 광 모듈의 지원을 받았습니다. 이는 QSFP-DD 및 OSFP 폼 팩터를 사용하여 최초의 대용량 400G 클라이언트 광 모듈을 활성화했습니다. 또한 QSFP56 광 모듈을 사용하여 데이터 센터에서 200GE 배포를 지원했습니다.
이 단계는 PAM4가 단지 실험실 신호 기술이 아니라는 것을 입증했기 때문에 중요합니다. 이는 실제 데이터 센터 상호 연결을 위한 배포 가능한 아키텍처가 되었습니다.
단일 파장 100GE 및 4파장 400GE용 100G PAM4
100G PAM4는 다음 주요 단계입니다. 이는 하나의 파장을 사용하여 보다 비용 효과적인 100GE 구현을 가능하게 하고 4개의 파장을 사용하여 단일 모드 광섬유를 통해 400GE를 지원합니다.
이 단계는 800G 포트 성장과 밀접하게 연관되어 있습니다. 100G PAM4 인터페이스를 갖춘 25.6T 스위치와 라우터가 배치되기 시작하면 시스템이 고속 전기 및 광학 레인을 보다 효율적으로 통합할 수 있기 때문에 800G 포트가 더욱 실용적이게 됩니다.
간단히 말해서 100G PAM4를 사용하면 8개의 100G 채널로 800G를 더 쉽게 구축할 수 있습니다. 이는 보다 성숙한 기술 기반 내에서 설계를 유지하면서 과도한 채널 수에 대한 필요성을 줄입니다.
200G PAM4 파장 및 더 낮은 복잡성의 800G 모듈로의 경로
다음 개발 단계는 파장당 또는 레인당 200G PAM4입니다. 200G PAM4 접근 방식은 동일한 집계 데이터 속도에 도달하는 데 필요한 레인이나 파장이 더 적기 때문에 향후 모듈의 광학적 복잡성을 줄일 수 있습니다. 이를 통해 광학 부품 수를 줄이고 패키징을 단순화하며 더 높은 스위치 및 라우터 시스템 용량을 지원할 수 있습니다.
IEEE P802.3dj200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s 및 1.6Tb/s 이더넷 목표를 다루는 활동적인 태스크 포스입니다. 채택된 목표에는 200Gb/s MAC 데이터 속도 지원, 옵션 단일 레인 200Gb/s 칩-모듈 및 칩-칩 부착 장치 인터페이스, 4레인 부착 장치 인터페이스와 다중 구리, 백플레인 및 SMF 도달 대상을 사용하는 800Gb/s 목표가 포함됩니다.
레인당 200G 개발은 다음 이더넷 및 광 모듈 확장 단계의 핵심이지만 여전히 보다 성숙한 50G PAM4 및 100G PAM4 단계와 다르게 처리되어야 합니다.
광 모듈의 진화는 스위치 ASIC 용량을 따릅니다. ASIC 용량이 증가하면 시스템은 전면판에서 더 많은 대역폭, 더 효율적인 전기 레인, 더 밀도 있는 광학 상호 연결이 필요합니다. 이것이 바로 800G 광학이 트랜시버 기술뿐만 아니라 실리콘 세대 전환에 연결되는 이유입니다.
6.4T에서 204.8T로: 용량 확장 및 차선 속도 압력
아래에 요약된 스위치 ASIC 로드맵은 용량 확장 방향과 차선 속도 압박을 보여줍니다.
| 대략적인 연도 | 스위치 용량 노드 | 차선/신호 참고사항 | 프로세스 노드 참고 사항 |
|---|---|---|---|
| 2016년 | 6.4T | 25G, PAM4 / NRZ 표시 | 16nm |
| 2018 | 12.8T | 50G PAM4 | 7nm |
| 2020 | 25.6T | 50G 및 100G PAM4가 언급됨 | 5nm |
| 2022년 | 51.2T | 100G 언급됨 | 3nm |
| 2024년 | 102.4T | 200G PAM4 언급됨 | 지정되지 않음 |
| 2024+ | 204.8T | 차트에 추가 레이블이 없습니다. | 지정되지 않음 |
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ASIC 용량 확장 및 800G 광학 압력 전환
로드맵은 정확한 제품 출시 표가 아닌 용량 확장 추세로 읽어야 합니다. 이전 6.4T 및 12.8T 용량 노드와 비교하여 이후 51.2T 및 102.4T 세대는 차선 속도, 전면판 밀도 및 광학 통합에 더 큰 압력을 가합니다.
PAM4, 실리콘 포토닉스 및 공동 패키지 광학 장치가 연결되기 시작하는 곳입니다. PAM4는 각 레인의 효율성을 높입니다. 실리콘 포토닉스는 더 많은 광학 기능을 소형 모듈에 통합하는 데 도움이 됩니다. 공동 패키지 광학 장치는 전기적 거리, 대역폭 밀도 및 전력을 관리하기가 더 어려워질 때 광학 엔진을 스위치 ASIC에 더 가깝게 이동시킵니다.
실리콘 포토닉스실리콘 기판에 광자 구성 요소와 고속 트랜시버 기능을 통합합니다. 이미 100G, 400G 광모듈에 널리 사용되고 있으며, 모듈 설계 밀도가 높아질수록 그 가치도 높아진다.
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고밀도 800G 광 모듈을 위한 Silicon Photonics 통합
모듈에 채널이 많을 때 광학적 복잡성이 빠르게 증가하기 때문에 실리콘 포토닉스는 800G에 중요합니다. 밀도가 높은 광학 모듈에는 여러 개의 변조기, 광검출기, 도파관, 결합 인터페이스 및 고속 전기 연결이 필요할 수 있습니다. 실리콘 기반 플랫폼에 이러한 기능을 더 많이 통합하면 조립이 단순화되고 제조 확장성이 향상됩니다.
실리콘 기반 통합 및 웨이퍼 규모 제조
실리콘 포토닉스의 한 가지 장점은 대용량 포토닉스 시스템을 위한 표준 웨이퍼 제조 인프라를 사용할 수 있다는 것입니다. 이는 광모듈이 단순한 반도체 칩이 된다는 의미는 아니다. 광자 회로 안팎으로 빛을 연결하고, 모듈을 패키징하고, 열을 관리하고, 광학 성능을 유지하는 것은 여전히 어려운 엔지니어링 문제입니다.
그 가치는 제어된 실리콘 기반 플랫폼에 더 많은 광학 기능을 구축할 수 있다는 것입니다. 고밀도 800G 광 트랜시버의 경우 개별 광 정렬 및 부품별 구성에 더 많이 의존하는 설계에 비해 조립 복잡성을 줄일 수 있습니다.
높은 채널 수 및 일관성 있는 모듈이 Silicon Photonics의 이점을 누리는 이유
실리콘 포토닉스는 8개 이상의 채널이 있는 광학 모듈과 보다 복잡한 광학 기능을 가진 일관성 있는 모듈에 특히 중요합니다. 채널 수가 많을수록 패키징, 광섬유 결합, 신호 라우팅, 열 및 테스트 복잡성이 증가합니다. 코히어런트 광학은 변조, 감지 및 광학 성능 제어에 대한 추가 요구 사항을 추가합니다.
800G의 경우 이는 실리콘 포토닉스가 단순한 제조 선호 사항이 아니라는 것을 의미합니다. 이는 고밀도 광 모듈을 물리적, 경제적으로 실용화하기 위한 기술 경로의 일부가 됩니다.
스위치 ASIC 용량이 증가함에 따라 전면 패널 플러그형 광학 장치는 더 큰 압력에 직면하게 됩니다. 제한된 패널 공간에 더 많은 포트가 들어가야 하며, ASIC과 광학 모듈 간에 더 높은 전기 레인 속도가 이동해야 합니다. 어떤 시점에서는 스위칭 실리콘과 전면 패널 광학 장치 사이의 전기 경로가 전력 및 신호 무결성 문제의 더 큰 부분이 됩니다.
이곳은공동 패키지 광학토론에 들어갑니다.
포토닉스를 스위치 ASIC에 더 가깝게 이동
공동 패키지 광학 장치에서는 광학 또는 전기 통신 장치가 호스트 ASIC과 동일한 첫 번째 레벨 기판에 배치됩니다. 그만큼OIF 공동 패키징 프레임워크호스트 ASIC에 가까운 광학 엔진을 배치하면 고속 전기 채널 손실과 임피던스 불연속성을 줄여 고속 및 저전력 오프칩 I/O 드라이버를 구현할 수 있다고 설명합니다.
이 아키텍처는 표준 플러그형 광학 장치와 다릅니다. 보드를 통해 전면 패널 모듈로 고속 전기 신호를 보내는 대신 광학 엔진이 스위치 ASIC에 훨씬 더 가깝게 배치됩니다. 이는 전기 채널 손실을 줄이고 대역폭 밀도 및 전력 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.
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플러그형 광학 장치와 공동 패키지형 광학 장치
전면 패널 플러그형 광학 장치가 더 높은 밀도 압력에 직면하는 이유
전면 패널 플러그형 모듈은 많은 네트워크 아키텍처에서 여전히 중요한 반면, 공동 패키지 광학 장치는 전기 손실, 전력 및 대역폭 밀도가 더욱 제한되는 조건에 대한 옵션으로 이해되어야 합니다.
102.4T 이상에서는 이 압력이 더욱 뚜렷해집니다. 기술적 방향은 명확합니다. 스위치 용량이 증가하고 직렬 인터페이스가 더 빠르게 발전함에 따라 더 심층적인 광 통합이 더욱 중요해졌습니다. OIF는 또한3.2Tb/s 공동 패키지 모듈에 대한 구현 계약이는 공동 패키징이 광범위한 개념을 넘어 공식적인 상호 운용성 작업으로 이동했음을 보여줍니다.
800G 이더넷은 단일 구현 경로가 아닙니다. 여기에는 다양한 차선 속도, 미디어 유형 및 인터페이스 목표가 포함됩니다. 두 가지 중요한 IEEE 프로젝트는 IEEE 802.3df와 IEEE P802.3dj입니다.
IEEE 802.3df현재 IEEE Std 802.3df-2024가 된 400Gb/s 및 800Gb/s 이더넷 작업에 중점을 둡니다.IEEE P802.3dj200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s 및 1.6Tb/s 이더넷에 관한 다음 목표 세트를 다룹니다.
| 프로젝트 | 주요 초점 | 차선 방향 | 현황/주의사항 |
|---|---|---|---|
| IEEE 802.3df | 400Gb/s 및 800Gb/s 이더넷 | 주로 성숙한 100G 레인 800GE 경로와 연결됨 | IEEE Std 802.3df-2024로 승인됨 |
| IEEE P802.3dj | 200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s 및 1.6Tb/s 이더넷 | 레인당 200G 관련 개발 | 활동적인 태스크포스; 완성된 표준으로 설명되어서는 안 됩니다. |
| OIF 800ZR / 800LR | 일관된 800G 라인 인터페이스 | 단일 파장 코히어런트 라인 인터페이스 | 특정 도달 시나리오에 대해 게시된 구현 계약 |
IEEE 802.3df의 100G 레인 대물렌즈
100G 레인 경로는 8개의 100G 채널을 통해 800GE에 실용적인 구현 경로를 제공하기 때문에 중요합니다. 이 접근 방식은 100G PAM4의 성숙도에 맞춰 모든 레인당 200G 요소가 성숙될 때까지 기다리지 않고 단기 800G 배포를 지원합니다.
원래 800G 표준화 방향에는 8개의 100G 채널 또는 4개의 200G 채널을 사용하는 800기가비트 이더넷, 8개의 200G 채널을 사용하는 1.6테라비트 이더넷, 1개의 200G 채널을 사용하는 200Gb 이더넷, 2개의 200G 채널을 사용하는 400Gb 이더넷이 포함되었습니다.
IEEE P802.3dj의 200G-레인 대물렌즈
IEEE P802.3dj는 레인당 200G 개발이 핵심이 되는 곳입니다. 채택된 목표에는 칩-모듈 및 칩-칩 부착 장치 인터페이스와 함께 200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s 및 1.6Tb/s MAC 데이터 속도에 대한 지원이 포함됩니다. 800Gb/s 작동의 경우IEEE P802.3dj 채택 대물렌즈4레인 전기 및 구리 옵션, SMF 쌍 옵션, 그리고 대상에 따라 최대 10km, 20km, 40km의 파장 기반 SMF 옵션이 포함됩니다.
이는 나열된 모든 목표가 단일 모듈 유형 또는 완전히 성숙한 상용 구현에 해당한다는 의미는 아닙니다. 이는 표준 작업이 200G 레인 시대에 필요한 기술 경로를 정의하고 있음을 의미합니다.
지원되는 미디어: SMF, MMF, Copper Twinax 및 칩-모듈 인터페이스
800G 표준화는 광섬유 이상의 것을 포괄합니다. 사양 범위에는 단일 모드 광섬유, 다중 모드 광섬유, 구리 쌍축 케이블 및 칩-모듈 전기 인터페이스가 포함됩니다. 800G는 장비 내부, 칩과 모듈 사이, 짧은 구리 연결, 데이터 센터 광 링크, 더 먼 거리의 일관된 애플리케이션 등 다양한 물리적 거리와 시스템 아키텍처에서 사용되기 때문에 이러한 폭이 중요합니다.
IEEE 이더넷 표준은 주요 이더넷 인터페이스와 물리적 계층 목표를 정의합니다. OIF 작업은 코히어런트 광 구현 전반에 걸친 상호 운용성이 필수적인 코히어런트 800G 라인 인터페이스에 특히 중요합니다.
OIF는 두 가지를 모두 나열합니다.OIF-800ZR-01.0그리고OIF-800LR-01.0800G 일관성 구현 계약으로.
| 인터페이스/타겟 | 도달하다 | 링크 유형 | 엔지니어링 역할 |
|---|---|---|---|
| 800ZR | 80~120km | 증폭된 단일 범위, 지점 간 DWDM | DCI 스타일 일관성 링크를 위한 400ZR 업그레이드 경로 |
| 800LR | 최대 10km | 단일 범위, 비증폭, 고정 파장 코히어런트 링크 | 캠퍼스 및 짧은 DCI 스타일의 일관된 애플리케이션 |
| IEEE P802.3dj 40km 목표 | 최대 40km | 각 방향의 단일 SMF | 표준 경로에서 더 먼 거리의 800G 대물렌즈 |
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800G 표준 및 Coherent Reach 지도
80~120km 증폭 단일 스팬 WDM 링크용 800ZR
OIF-800ZR단일 범위, 증폭, 80~120km, 지점 간 DWDM 잡음 제한 링크를 위한 단일 파장 800G 코히어런트 라인 인터페이스 및 프레임 형식을 정의합니다. 최소 100GE에서 최대 800G 총 대역폭까지 이더넷 클라이언트를 지원합니다.
실질적인 의미는 분명합니다. 800ZR은 일관된 업그레이드 경로를 400ZR에서 800G로 확장합니다. 모든 800G 광학 장치의 일반적인 이름은 아닙니다. 이는 특정 증폭 WDM 도달 클래스에 대해 정의된 일관된 라인 인터페이스입니다.
10km 및 40km 애플리케이션을 위한 고정 파장 및 일관성 있는 인터페이스 옵션
OIF-800LR최대 10km의 단일 범위, 비증폭, 지점 간 고정 파장 링크를 위한 단일 파장 800G 코히어런트 라인 인터페이스를 정의합니다.
IEEE P802.3dj에는 각 방향에서 최대 40km 길이의 단일 SMF에 대한 800Gb/s 대물렌즈도 포함되어 있습니다.
이러한 노력을 통해 800G가 단거리 클라이언트 광학 장치에만 국한되지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 이는 전면 패널 클라이언트 모듈, 캠퍼스 링크, DCI 스타일 링크 및 일관된 전송 지향 애플리케이션을 포괄합니다.
800G 디자인은 일련의 절충안입니다. PAM4는 대역폭 효율성을 높이지만 잡음 마진은 줄입니다. 실리콘 포토닉스는 통합을 향상시키지만 패키징, 결합 및 열 문제는 여전히 남아 있습니다. 함께 패키지된 광학 장치는 전기 경로 제한을 줄일 수 있지만 시스템 아키텍처를 변경합니다. 코히어런트 광학은 도달 범위를 확장할 수 있지만 광학 인터페이스 복잡성도 추가합니다.
| 엔지니어링 드라이버 | 디자인 결과 |
|---|---|
| PAM4는 기호당 2비트를 전달합니다. | 단순히 전송 속도를 높이지 않고도 레인 효율성을 높일 수 있습니다. |
| PAM4는 4가지 신호 레벨을 사용합니다. | 더 높은 잡음 감도와 FEC/균등화에 대한 필요성이 더 강함 |
| 100G PAM4 성숙도 | 800GE를 향한 실용적인 8 × 100G 경로 |
| 200G PAM4 개발 | 향후 800G/1.6T 경로에 대한 레인 수 감소 및 광학 복잡성 감소 |
| 실리콘 포토닉스 | 밀도가 높고 일관성 있는 모듈을 위한 더 높은 광학 통합 |
| 함께 패키지된 광학 장치 | ASIC과 광학 엔진 사이의 전기 경로가 더 짧아짐 |
| 일관된 800G 인터페이스 | 도달 범위와 WDM 업그레이드 경로는 더 길어지지만 광 인터페이스 복잡성은 더 높습니다. |
대역폭 밀도와 신호 견고성
PAM4는 기호당 2비트를 전달하여 대역폭 밀도를 향상시킵니다. 50G, 100G, 200G레인 개발의 중심이 된 이유다.
트레이드 오프는 신호 견고성입니다. 2개가 아닌 4개의 레벨을 사용하면 각 레벨의 마진이 더 적습니다. 이는 특히 차선 속도가 증가함에 따라 링크 설계의 FEC 및 균등화를 필수적인 부분으로 만듭니다.
광학적 복잡성과 모듈 비용
동일한 총 대역폭에 도달하는 데 필요한 광학 레인이나 파장이 더 적기 때문에 파장당 속도가 높을수록 광학 복잡성이 줄어들 수 있습니다. 이것이 바로 200G PAM4 파장이 미래의 800G 및 1.6T 시스템에 중요한 이유입니다.
Silicon Photonics는 통합 측면에서 동일한 방향을 지원합니다. 실리콘 기반 플랫폼에 더 많은 광자 기능을 추가함으로써 모듈 설계자는 밀도가 높은 광 트랜시버에서 개별 광 어셈블리의 부담을 줄일 수 있습니다.
플러그형 광학 장치와 공동 패키지형 광학 장치
플러그형 광학 장치는 많은 네트워크 설계에서 여전히 관련성이 높습니다. ASIC과 광학 모듈 사이의 전기 채널의 전력, 손실 또는 밀도 측면에서 비용이 너무 많이 들 때 공동 패키지 광학 장치의 중요성이 더욱 커집니다.
예상되는 미래는 한 아키텍처를 다른 아키텍처로 단순히 교체하는 것이 아닙니다. 다양한 네트워크 계층과 스위치 세대는 대역폭 밀도, 열 설계, 링크 도달 범위 및 비용에 따라 다양한 광 아키텍처를 사용할 수 있습니다.
PAM4와 실리콘 포토닉스는 서로 다른 방향에서 800G를 형성합니다. PAM4는 각 기호가 전달하는 데이터의 양을 늘리고 더 높은 차선 속도를 실용적으로 만듭니다. 실리콘 포토닉스는 광학 통합을 향상시키고 밀도가 높은 광학 모듈 확장을 돕습니다. IEEE 및 OIF 표준화 작업은 이러한 기술을 상호 운용 가능한 구현 경로로 전환합니다.
50G PAM4에서 100G PAM4로 그리고 레인당 200G 시스템으로의 진화는 네트워크 확장의 방향을 보여줍니다. 각 단계는 더 높은 총 대역폭에 도달해야 하는 부담을 줄여줍니다. 또한 각 단계에서는 새로운 신호 무결성, 패키징, 전력 및 테스트 문제가 발생합니다.
800G 네트워크의 경우 가장 중요한 결론은 하나의 기술이 "승리한다"는 것이 아닙니다. 진정한 트렌드는 융합이다. PAM4, FEC, 균등화, 실리콘 포토닉스, 코히런트 옵틱스, 스위치 ASIC 스케일링 및 공동 패키지 아키텍처는 모두 동일한 엔지니어링 시스템의 일부가 됩니다.
800G 기술에서 PAM4는 어떤 역할을 합니까?
PAM4에서는 각 기호가 1비트가 아닌 2비트를 전달할 수 있습니다. 이는 NRZ에 비해 기호당 유효 데이터 속도를 두 배로 높이고 800G 시스템이 더 높은 전송 속도에만 의존하지 않고 더 높은 대역폭에 도달할 수 있도록 도와줍니다.
PAM4에 FEC와 균등화가 필요한 이유는 무엇입니까?
PAM4는 4개의 신호 레벨을 사용하므로 인접한 레벨 사이의 간격이 NRZ보다 작습니다. 이는 소음 민감도를 증가시킵니다. FEC는 전송 오류를 수정하는 데 도움이 되는 반면, 등화는 채널 왜곡을 보상하고 신호 견고성을 향상시킵니다.
실리콘 포토닉스는 800G 광학 모듈을 어떻게 지원합니까?
실리콘 포토닉스는 실리콘 플랫폼에 포토닉 구성 요소와 고속 트랜시버 기능을 통합합니다. 이는 더 높은 채널 수와 일관된 광학 기능으로 인해 패키징, 결합 및 제조 복잡성이 증가하므로 밀도가 높은 800G 광학 모듈에 유용합니다.
IEEE 802.3df와 IEEE 802.3dj의 차이점은 무엇입니까?
IEEE 802.3dfIEEE Std 802.3df-2024가 된 완전한 400Gb/s 및 800Gb/s 이더넷 표준 경로입니다.IEEE P802.3dj레인당 200G 관련 작업을 포함하여 200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s 및 1.6Tb/s 이더넷 목표를 해결하기 위해 진행 중인 태스크 포스입니다.
800G 이더넷에는 200G PAM4가 필요합니까?
800GE는 8×100G 채널 경로뿐만 아니라 4×200G 채널을 통해서도 구현될 수 있습니다. 200G PAM4는 향후 800G 및 1.6T 구현을 위해 레인 수와 광학 복잡성을 줄일 수 있기 때문에 중요하지만 800G로 향하는 유일한 경로는 아닙니다.
800G 네트워크에서 800ZR은 어디에 적합합니까?
800ZR더 먼 거리의 일관된 800G 링크에 적합합니다. 이는 80~120km 증폭된 지점 간 DWDM 링크를 위한 단일 파장 800G 코히어런트 라인 인터페이스를 정의하며 400ZR 스타일 코히어런트 DCI 애플리케이션에서 직접 업그레이드 경로로 자리잡고 있습니다.
800G 기술더 높은 레인 속도, 더 밀도가 높은 광 모듈 및 진화하는 인터페이스 표준을 통해 이더넷 트래픽을 초당 800기가비트로 이동하도록 설계된 고속 네트워킹 시스템을 의미합니다.PAM4 변조기호당 전달되는 데이터가 증가하는 반면실리콘 포토닉스고밀도 광트랜시버의 통합 및 제조 가능성을 향상시킵니다.
800G의 엔지니어링 문제는 단순히 "광학 장치를 더 빠르게 만드는 것"이 아닙니다. 이는 전기, 광학, 패키징 및 표준이 결합된 문제입니다. 스위치 ASIC 용량이 높을수록 전면 패널 포트당 더 많은 대역폭이 필요합니다. 포트 밀도가 높을수록 광학 모듈 크기, 전력 및 열 설계에 대한 부담이 커집니다. 레인 속도가 높을수록 더 주의 깊은 신호 무결성, 더 강력한 오류 수정, 더 통합된 광학 아키텍처가 필요합니다.
IEEE 표준 802.3df-2024400Gb/s 및 800Gb/s 이더넷에 대한 완전한 수정안입니다. 400Gb/s 및 800Gb/s 작업을 지원하는 데 필요한 MAC 매개변수, 물리적 계층 및 관리 매개변수를 다룹니다.
800G 뒤에 있는 두 가지 엔지니어링 계층: 신호 및 광학 통합
PAM4와 실리콘 포토닉스는 동일한 스케일링 문제의 서로 다른 부분을 해결합니다.
PAM4는 신호 계층에서 작동합니다. 이를 통해 채널은 기호당 더 많은 정보를 전달할 수 있으므로 더 높은 전송 속도에만 의존하지 않고 효과적인 데이터 속도를 높이는 데 도움이 됩니다. 실리콘 포토닉스는 광학 통합 레이어에서 작동합니다. 이를 통해 광자 구성 요소와 고속 트랜시버 기능을 실리콘 기반 플랫폼에 통합할 수 있으며, 이는 모듈이 더 많은 채널과 더 복잡한 광학 기능으로 이동함에 따라 점점 더 중요해지고 있습니다.
실제로 800G는 두 가지 모두에 의존합니다. PAM4는 레인 효율성을 향상시키는 반면, 실리콘 포토닉스는 고속 신호를 밀도 있고 제조 가능한 광학 모듈로 전환하는 데 도움이 됩니다.
PAM4(4레벨 펄스 진폭 변조)는 800G 광학 모듈의 핵심 구현 기술 중 하나입니다. 이전 세대에서는 일반적으로 NRZ(Non-return-to-zero 변조)를 사용했습니다. NRZ는 두 개의 신호 레벨을 사용하므로 각 기호는 0 또는 1의 1비트를 나타냅니다. PAM4는 4개의 신호 레벨을 사용하므로 각 기호는 00, 01, 11 또는 10의 2비트를 나타냅니다.
이러한 차이점이 PAM4가 유용한 핵심 이유입니다. PAM4는 기호당 2비트를 인코딩함으로써 기호 속도를 두 배로 늘리지 않고도 단일 채널의 유효 데이터 속도를 두 배로 늘릴 수 있습니다. 고속 광 링크의 경우 이는 전송 속도만 조정하는 것보다 더 실용적인 경로입니다.
PAM4 대 NRZ: 신호 레벨, 기호당 비트 및 잡음 감도
| 목 | NRZ | PAM4 |
|---|---|---|
| 신호 레벨 | 2 | 4 |
| 기호당 비트 | 1비트 | 2비트 |
| 예시 상태 | 0, 1 | 00, 01, 11, 10 |
| 주요 이점 | 더 간단한 신호 감지 | 기호당 더 높은 데이터 속도 |
| 주요한계 | 낮은 대역폭 효율성 | 더 높은 소음 감도 |
| 링크 지원 요구 | 느린 속도에서는 더 낮아집니다. | 일반적으로 더 강력한 FEC 및 균등화가 필요합니다. |
PAM4의 장점은 또한 주요 엔지니어링 과제를 야기합니다. 4개 레벨은 사용 가능한 신호 진폭 범위에 맞아야 하므로 레벨 사이의 간격이 NRZ보다 작습니다. 결정 여유가 작을수록 링크는 잡음, 왜곡 및 채널 손상에 더욱 민감해집니다.
이것이 PAM4를 단순한 속도 업그레이드로 취급할 수 없는 이유입니다. 이는 대역폭 효율성의 균형입니다. 즉, 기호당 데이터는 많지만 레벨당 노이즈 마진은 적습니다.
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PAM4와 NRZ 신호 레벨 비교
FEC 및 균등화가 PAM4 링크에 필수적인 이유
PAM4는 신호 결정 마진이 더 엄격하기 때문에 고속 PAM4 링크는 신호 결정 마진에 더 많이 의존합니다.독립 단기 치료소그리고균등화. FEC는 전송 후 오류를 수정하는 데 도움이 되고, 균등화는 채널 관련 신호 왜곡을 보상하는 데 도움이 됩니다.
낮은 속도에서는 이러한 기술이 같은 정도로 필요하지 않을 수 있습니다. 50G, 100G, 특히 레인당 200G 개발 단계에서 이는 안정적인 작동을 위한 실용적인 엔지니어링 기반의 일부가 됩니다.
800G를 향한 움직임은 단번에 이루어진 것이 아닙니다. 이는 레인 속도 로드맵을 따랐습니다. 50G PAM4가 먼저 성숙되었고, 그 후 100G PAM4가 보다 효율적인 100GE 및 400GE를 활성화했으며, 200G PAM4가 고속 모듈의 광학 복잡성을 줄이기 위한 다음 경로가 되었습니다.
| PAM4 스테이지 | 기술현황 | 주요 역할 | 관련 애플리케이션 |
|---|---|---|---|
| 50G PAM4 | 성숙한 | 최초의 대규모 PAM4 구현 경로 | 200GE 링크, 초기 400G 클라이언트 광학 장치 |
| 100G PAM4 | 성숙한 | 100GE, 400GE, 800G 포트 증가를 위한 더 높은 레인 속도 | SMF를 통한 단일 파장 100GE, 4파장 400GE |
| 200G PAM4 | 다음 단계 개발/표준 트랙 | 광학적 복잡성을 줄이고 더 높은 시스템 용량을 지원합니다. | 800G, 1.6T 및 향후 3.2Tbps 포트 아키텍처 |
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800G를 향한 50G, 100G 및 200G PAM4 로드맵
50G PAM4 및 초기 200GE/400G 배포 단계
PAM4 구현은 처음에 50Gbps 채널을 목표로 했습니다. 이는 채널당 데이터 속도를 높이는 보다 효율적인 방법을 제공했기 때문에 동시에 개발 중이던 50Gbps NRZ 접근 방식을 빠르게 대체했습니다.
최대 비트 전송률이 56Gbps인 50G PAM4는 성숙해졌으며 다양한 스위치 및 라우터 ASIC 및 광 모듈의 지원을 받았습니다. 이는 QSFP-DD 및 OSFP 폼 팩터를 사용하여 최초의 대용량 400G 클라이언트 광 모듈을 활성화했습니다. 또한 QSFP56 광 모듈을 사용하여 데이터 센터에서 200GE 배포를 지원했습니다.
이 단계는 PAM4가 단지 실험실 신호 기술이 아니라는 것을 입증했기 때문에 중요합니다. 이는 실제 데이터 센터 상호 연결을 위한 배포 가능한 아키텍처가 되었습니다.
단일 파장 100GE 및 4파장 400GE용 100G PAM4
100G PAM4는 다음 주요 단계입니다. 이는 하나의 파장을 사용하여 보다 비용 효과적인 100GE 구현을 가능하게 하고 4개의 파장을 사용하여 단일 모드 광섬유를 통해 400GE를 지원합니다.
이 단계는 800G 포트 성장과 밀접하게 연관되어 있습니다. 100G PAM4 인터페이스를 갖춘 25.6T 스위치와 라우터가 배치되기 시작하면 시스템이 고속 전기 및 광학 레인을 보다 효율적으로 통합할 수 있기 때문에 800G 포트가 더욱 실용적이게 됩니다.
간단히 말해서 100G PAM4를 사용하면 8개의 100G 채널로 800G를 더 쉽게 구축할 수 있습니다. 이는 보다 성숙한 기술 기반 내에서 설계를 유지하면서 과도한 채널 수에 대한 필요성을 줄입니다.
200G PAM4 파장 및 더 낮은 복잡성의 800G 모듈로의 경로
다음 개발 단계는 파장당 또는 레인당 200G PAM4입니다. 200G PAM4 접근 방식은 동일한 집계 데이터 속도에 도달하는 데 필요한 레인이나 파장이 더 적기 때문에 향후 모듈의 광학적 복잡성을 줄일 수 있습니다. 이를 통해 광학 부품 수를 줄이고 패키징을 단순화하며 더 높은 스위치 및 라우터 시스템 용량을 지원할 수 있습니다.
IEEE P802.3dj200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s 및 1.6Tb/s 이더넷 목표를 다루는 활동적인 태스크 포스입니다. 채택된 목표에는 200Gb/s MAC 데이터 속도 지원, 옵션 단일 레인 200Gb/s 칩-모듈 및 칩-칩 부착 장치 인터페이스, 4레인 부착 장치 인터페이스와 다중 구리, 백플레인 및 SMF 도달 대상을 사용하는 800Gb/s 목표가 포함됩니다.
레인당 200G 개발은 다음 이더넷 및 광 모듈 확장 단계의 핵심이지만 여전히 보다 성숙한 50G PAM4 및 100G PAM4 단계와 다르게 처리되어야 합니다.
광 모듈의 진화는 스위치 ASIC 용량을 따릅니다. ASIC 용량이 증가하면 시스템은 전면판에서 더 많은 대역폭, 더 효율적인 전기 레인, 더 밀도 있는 광학 상호 연결이 필요합니다. 이것이 바로 800G 광학이 트랜시버 기술뿐만 아니라 실리콘 세대 전환에 연결되는 이유입니다.
6.4T에서 204.8T로: 용량 확장 및 차선 속도 압력
아래에 요약된 스위치 ASIC 로드맵은 용량 확장 방향과 차선 속도 압박을 보여줍니다.
| 대략적인 연도 | 스위치 용량 노드 | 차선/신호 참고사항 | 프로세스 노드 참고 사항 |
|---|---|---|---|
| 2016년 | 6.4T | 25G, PAM4 / NRZ 표시 | 16nm |
| 2018 | 12.8T | 50G PAM4 | 7nm |
| 2020 | 25.6T | 50G 및 100G PAM4가 언급됨 | 5nm |
| 2022년 | 51.2T | 100G 언급됨 | 3nm |
| 2024년 | 102.4T | 200G PAM4 언급됨 | 지정되지 않음 |
| 2024+ | 204.8T | 차트에 추가 레이블이 없습니다. | 지정되지 않음 |
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ASIC 용량 확장 및 800G 광학 압력 전환
로드맵은 정확한 제품 출시 표가 아닌 용량 확장 추세로 읽어야 합니다. 이전 6.4T 및 12.8T 용량 노드와 비교하여 이후 51.2T 및 102.4T 세대는 차선 속도, 전면판 밀도 및 광학 통합에 더 큰 압력을 가합니다.
PAM4, 실리콘 포토닉스 및 공동 패키지 광학 장치가 연결되기 시작하는 곳입니다. PAM4는 각 레인의 효율성을 높입니다. 실리콘 포토닉스는 더 많은 광학 기능을 소형 모듈에 통합하는 데 도움이 됩니다. 공동 패키지 광학 장치는 전기적 거리, 대역폭 밀도 및 전력을 관리하기가 더 어려워질 때 광학 엔진을 스위치 ASIC에 더 가깝게 이동시킵니다.
실리콘 포토닉스실리콘 기판에 광자 구성 요소와 고속 트랜시버 기능을 통합합니다. 이미 100G, 400G 광모듈에 널리 사용되고 있으며, 모듈 설계 밀도가 높아질수록 그 가치도 높아진다.
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고밀도 800G 광 모듈을 위한 Silicon Photonics 통합
모듈에 채널이 많을 때 광학적 복잡성이 빠르게 증가하기 때문에 실리콘 포토닉스는 800G에 중요합니다. 밀도가 높은 광학 모듈에는 여러 개의 변조기, 광검출기, 도파관, 결합 인터페이스 및 고속 전기 연결이 필요할 수 있습니다. 실리콘 기반 플랫폼에 이러한 기능을 더 많이 통합하면 조립이 단순화되고 제조 확장성이 향상됩니다.
실리콘 기반 통합 및 웨이퍼 규모 제조
실리콘 포토닉스의 한 가지 장점은 대용량 포토닉스 시스템을 위한 표준 웨이퍼 제조 인프라를 사용할 수 있다는 것입니다. 이는 광모듈이 단순한 반도체 칩이 된다는 의미는 아니다. 광자 회로 안팎으로 빛을 연결하고, 모듈을 패키징하고, 열을 관리하고, 광학 성능을 유지하는 것은 여전히 어려운 엔지니어링 문제입니다.
그 가치는 제어된 실리콘 기반 플랫폼에 더 많은 광학 기능을 구축할 수 있다는 것입니다. 고밀도 800G 광 트랜시버의 경우 개별 광 정렬 및 부품별 구성에 더 많이 의존하는 설계에 비해 조립 복잡성을 줄일 수 있습니다.
높은 채널 수 및 일관성 있는 모듈이 Silicon Photonics의 이점을 누리는 이유
실리콘 포토닉스는 8개 이상의 채널이 있는 광학 모듈과 보다 복잡한 광학 기능을 가진 일관성 있는 모듈에 특히 중요합니다. 채널 수가 많을수록 패키징, 광섬유 결합, 신호 라우팅, 열 및 테스트 복잡성이 증가합니다. 코히어런트 광학은 변조, 감지 및 광학 성능 제어에 대한 추가 요구 사항을 추가합니다.
800G의 경우 이는 실리콘 포토닉스가 단순한 제조 선호 사항이 아니라는 것을 의미합니다. 이는 고밀도 광 모듈을 물리적, 경제적으로 실용화하기 위한 기술 경로의 일부가 됩니다.
스위치 ASIC 용량이 증가함에 따라 전면 패널 플러그형 광학 장치는 더 큰 압력에 직면하게 됩니다. 제한된 패널 공간에 더 많은 포트가 들어가야 하며, ASIC과 광학 모듈 간에 더 높은 전기 레인 속도가 이동해야 합니다. 어떤 시점에서는 스위칭 실리콘과 전면 패널 광학 장치 사이의 전기 경로가 전력 및 신호 무결성 문제의 더 큰 부분이 됩니다.
이곳은공동 패키지 광학토론에 들어갑니다.
포토닉스를 스위치 ASIC에 더 가깝게 이동
공동 패키지 광학 장치에서는 광학 또는 전기 통신 장치가 호스트 ASIC과 동일한 첫 번째 레벨 기판에 배치됩니다. 그만큼OIF 공동 패키징 프레임워크호스트 ASIC에 가까운 광학 엔진을 배치하면 고속 전기 채널 손실과 임피던스 불연속성을 줄여 고속 및 저전력 오프칩 I/O 드라이버를 구현할 수 있다고 설명합니다.
이 아키텍처는 표준 플러그형 광학 장치와 다릅니다. 보드를 통해 전면 패널 모듈로 고속 전기 신호를 보내는 대신 광학 엔진이 스위치 ASIC에 훨씬 더 가깝게 배치됩니다. 이는 전기 채널 손실을 줄이고 대역폭 밀도 및 전력 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.
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플러그형 광학 장치와 공동 패키지형 광학 장치
전면 패널 플러그형 광학 장치가 더 높은 밀도 압력에 직면하는 이유
전면 패널 플러그형 모듈은 많은 네트워크 아키텍처에서 여전히 중요한 반면, 공동 패키지 광학 장치는 전기 손실, 전력 및 대역폭 밀도가 더욱 제한되는 조건에 대한 옵션으로 이해되어야 합니다.
102.4T 이상에서는 이 압력이 더욱 뚜렷해집니다. 기술적 방향은 명확합니다. 스위치 용량이 증가하고 직렬 인터페이스가 더 빠르게 발전함에 따라 더 심층적인 광 통합이 더욱 중요해졌습니다. OIF는 또한3.2Tb/s 공동 패키지 모듈에 대한 구현 계약이는 공동 패키징이 광범위한 개념을 넘어 공식적인 상호 운용성 작업으로 이동했음을 보여줍니다.
800G 이더넷은 단일 구현 경로가 아닙니다. 여기에는 다양한 차선 속도, 미디어 유형 및 인터페이스 목표가 포함됩니다. 두 가지 중요한 IEEE 프로젝트는 IEEE 802.3df와 IEEE P802.3dj입니다.
IEEE 802.3df현재 IEEE Std 802.3df-2024가 된 400Gb/s 및 800Gb/s 이더넷 작업에 중점을 둡니다.IEEE P802.3dj200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s 및 1.6Tb/s 이더넷에 관한 다음 목표 세트를 다룹니다.
| 프로젝트 | 주요 초점 | 차선 방향 | 현황/주의사항 |
|---|---|---|---|
| IEEE 802.3df | 400Gb/s 및 800Gb/s 이더넷 | 주로 성숙한 100G 레인 800GE 경로와 연결됨 | IEEE Std 802.3df-2024로 승인됨 |
| IEEE P802.3dj | 200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s 및 1.6Tb/s 이더넷 | 레인당 200G 관련 개발 | 활동적인 태스크포스; 완성된 표준으로 설명되어서는 안 됩니다. |
| OIF 800ZR / 800LR | 일관된 800G 라인 인터페이스 | 단일 파장 코히어런트 라인 인터페이스 | 특정 도달 시나리오에 대해 게시된 구현 계약 |
IEEE 802.3df의 100G 레인 대물렌즈
100G 레인 경로는 8개의 100G 채널을 통해 800GE에 실용적인 구현 경로를 제공하기 때문에 중요합니다. 이 접근 방식은 100G PAM4의 성숙도에 맞춰 모든 레인당 200G 요소가 성숙될 때까지 기다리지 않고 단기 800G 배포를 지원합니다.
원래 800G 표준화 방향에는 8개의 100G 채널 또는 4개의 200G 채널을 사용하는 800기가비트 이더넷, 8개의 200G 채널을 사용하는 1.6테라비트 이더넷, 1개의 200G 채널을 사용하는 200Gb 이더넷, 2개의 200G 채널을 사용하는 400Gb 이더넷이 포함되었습니다.
IEEE P802.3dj의 200G-레인 대물렌즈
IEEE P802.3dj는 레인당 200G 개발이 핵심이 되는 곳입니다. 채택된 목표에는 칩-모듈 및 칩-칩 부착 장치 인터페이스와 함께 200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s 및 1.6Tb/s MAC 데이터 속도에 대한 지원이 포함됩니다. 800Gb/s 작동의 경우IEEE P802.3dj 채택 대물렌즈4레인 전기 및 구리 옵션, SMF 쌍 옵션, 그리고 대상에 따라 최대 10km, 20km, 40km의 파장 기반 SMF 옵션이 포함됩니다.
이는 나열된 모든 목표가 단일 모듈 유형 또는 완전히 성숙한 상용 구현에 해당한다는 의미는 아닙니다. 이는 표준 작업이 200G 레인 시대에 필요한 기술 경로를 정의하고 있음을 의미합니다.
지원되는 미디어: SMF, MMF, Copper Twinax 및 칩-모듈 인터페이스
800G 표준화는 광섬유 이상의 것을 포괄합니다. 사양 범위에는 단일 모드 광섬유, 다중 모드 광섬유, 구리 쌍축 케이블 및 칩-모듈 전기 인터페이스가 포함됩니다. 800G는 장비 내부, 칩과 모듈 사이, 짧은 구리 연결, 데이터 센터 광 링크, 더 먼 거리의 일관된 애플리케이션 등 다양한 물리적 거리와 시스템 아키텍처에서 사용되기 때문에 이러한 폭이 중요합니다.
IEEE 이더넷 표준은 주요 이더넷 인터페이스와 물리적 계층 목표를 정의합니다. OIF 작업은 코히어런트 광 구현 전반에 걸친 상호 운용성이 필수적인 코히어런트 800G 라인 인터페이스에 특히 중요합니다.
OIF는 두 가지를 모두 나열합니다.OIF-800ZR-01.0그리고OIF-800LR-01.0800G 일관성 구현 계약으로.
| 인터페이스/타겟 | 도달하다 | 링크 유형 | 엔지니어링 역할 |
|---|---|---|---|
| 800ZR | 80~120km | 증폭된 단일 범위, 지점 간 DWDM | DCI 스타일 일관성 링크를 위한 400ZR 업그레이드 경로 |
| 800LR | 최대 10km | 단일 범위, 비증폭, 고정 파장 코히어런트 링크 | 캠퍼스 및 짧은 DCI 스타일의 일관된 애플리케이션 |
| IEEE P802.3dj 40km 목표 | 최대 40km | 각 방향의 단일 SMF | 표준 경로에서 더 먼 거리의 800G 대물렌즈 |
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800G 표준 및 Coherent Reach 지도
80~120km 증폭 단일 스팬 WDM 링크용 800ZR
OIF-800ZR단일 범위, 증폭, 80~120km, 지점 간 DWDM 잡음 제한 링크를 위한 단일 파장 800G 코히어런트 라인 인터페이스 및 프레임 형식을 정의합니다. 최소 100GE에서 최대 800G 총 대역폭까지 이더넷 클라이언트를 지원합니다.
실질적인 의미는 분명합니다. 800ZR은 일관된 업그레이드 경로를 400ZR에서 800G로 확장합니다. 모든 800G 광학 장치의 일반적인 이름은 아닙니다. 이는 특정 증폭 WDM 도달 클래스에 대해 정의된 일관된 라인 인터페이스입니다.
10km 및 40km 애플리케이션을 위한 고정 파장 및 일관성 있는 인터페이스 옵션
OIF-800LR최대 10km의 단일 범위, 비증폭, 지점 간 고정 파장 링크를 위한 단일 파장 800G 코히어런트 라인 인터페이스를 정의합니다.
IEEE P802.3dj에는 각 방향에서 최대 40km 길이의 단일 SMF에 대한 800Gb/s 대물렌즈도 포함되어 있습니다.
이러한 노력을 통해 800G가 단거리 클라이언트 광학 장치에만 국한되지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 이는 전면 패널 클라이언트 모듈, 캠퍼스 링크, DCI 스타일 링크 및 일관된 전송 지향 애플리케이션을 포괄합니다.
800G 디자인은 일련의 절충안입니다. PAM4는 대역폭 효율성을 높이지만 잡음 마진은 줄입니다. 실리콘 포토닉스는 통합을 향상시키지만 패키징, 결합 및 열 문제는 여전히 남아 있습니다. 함께 패키지된 광학 장치는 전기 경로 제한을 줄일 수 있지만 시스템 아키텍처를 변경합니다. 코히어런트 광학은 도달 범위를 확장할 수 있지만 광학 인터페이스 복잡성도 추가합니다.
| 엔지니어링 드라이버 | 디자인 결과 |
|---|---|
| PAM4는 기호당 2비트를 전달합니다. | 단순히 전송 속도를 높이지 않고도 레인 효율성을 높일 수 있습니다. |
| PAM4는 4가지 신호 레벨을 사용합니다. | 더 높은 잡음 감도와 FEC/균등화에 대한 필요성이 더 강함 |
| 100G PAM4 성숙도 | 800GE를 향한 실용적인 8 × 100G 경로 |
| 200G PAM4 개발 | 향후 800G/1.6T 경로에 대한 레인 수 감소 및 광학 복잡성 감소 |
| 실리콘 포토닉스 | 밀도가 높고 일관성 있는 모듈을 위한 더 높은 광학 통합 |
| 함께 패키지된 광학 장치 | ASIC과 광학 엔진 사이의 전기 경로가 더 짧아짐 |
| 일관된 800G 인터페이스 | 도달 범위와 WDM 업그레이드 경로는 더 길어지지만 광 인터페이스 복잡성은 더 높습니다. |
대역폭 밀도와 신호 견고성
PAM4는 기호당 2비트를 전달하여 대역폭 밀도를 향상시킵니다. 50G, 100G, 200G레인 개발의 중심이 된 이유다.
트레이드 오프는 신호 견고성입니다. 2개가 아닌 4개의 레벨을 사용하면 각 레벨의 마진이 더 적습니다. 이는 특히 차선 속도가 증가함에 따라 링크 설계의 FEC 및 균등화를 필수적인 부분으로 만듭니다.
광학적 복잡성과 모듈 비용
동일한 총 대역폭에 도달하는 데 필요한 광학 레인이나 파장이 더 적기 때문에 파장당 속도가 높을수록 광학 복잡성이 줄어들 수 있습니다. 이것이 바로 200G PAM4 파장이 미래의 800G 및 1.6T 시스템에 중요한 이유입니다.
Silicon Photonics는 통합 측면에서 동일한 방향을 지원합니다. 실리콘 기반 플랫폼에 더 많은 광자 기능을 추가함으로써 모듈 설계자는 밀도가 높은 광 트랜시버에서 개별 광 어셈블리의 부담을 줄일 수 있습니다.
플러그형 광학 장치와 공동 패키지형 광학 장치
플러그형 광학 장치는 많은 네트워크 설계에서 여전히 관련성이 높습니다. ASIC과 광학 모듈 사이의 전기 채널의 전력, 손실 또는 밀도 측면에서 비용이 너무 많이 들 때 공동 패키지 광학 장치의 중요성이 더욱 커집니다.
예상되는 미래는 한 아키텍처를 다른 아키텍처로 단순히 교체하는 것이 아닙니다. 다양한 네트워크 계층과 스위치 세대는 대역폭 밀도, 열 설계, 링크 도달 범위 및 비용에 따라 다양한 광 아키텍처를 사용할 수 있습니다.
PAM4와 실리콘 포토닉스는 서로 다른 방향에서 800G를 형성합니다. PAM4는 각 기호가 전달하는 데이터의 양을 늘리고 더 높은 차선 속도를 실용적으로 만듭니다. 실리콘 포토닉스는 광학 통합을 향상시키고 밀도가 높은 광학 모듈 확장을 돕습니다. IEEE 및 OIF 표준화 작업은 이러한 기술을 상호 운용 가능한 구현 경로로 전환합니다.
50G PAM4에서 100G PAM4로 그리고 레인당 200G 시스템으로의 진화는 네트워크 확장의 방향을 보여줍니다. 각 단계는 더 높은 총 대역폭에 도달해야 하는 부담을 줄여줍니다. 또한 각 단계에서는 새로운 신호 무결성, 패키징, 전력 및 테스트 문제가 발생합니다.
800G 네트워크의 경우 가장 중요한 결론은 하나의 기술이 "승리한다"는 것이 아닙니다. 진정한 트렌드는 융합이다. PAM4, FEC, 균등화, 실리콘 포토닉스, 코히런트 옵틱스, 스위치 ASIC 스케일링 및 공동 패키지 아키텍처는 모두 동일한 엔지니어링 시스템의 일부가 됩니다.
800G 기술에서 PAM4는 어떤 역할을 합니까?
PAM4에서는 각 기호가 1비트가 아닌 2비트를 전달할 수 있습니다. 이는 NRZ에 비해 기호당 유효 데이터 속도를 두 배로 높이고 800G 시스템이 더 높은 전송 속도에만 의존하지 않고 더 높은 대역폭에 도달할 수 있도록 도와줍니다.
PAM4에 FEC와 균등화가 필요한 이유는 무엇입니까?
PAM4는 4개의 신호 레벨을 사용하므로 인접한 레벨 사이의 간격이 NRZ보다 작습니다. 이는 소음 민감도를 증가시킵니다. FEC는 전송 오류를 수정하는 데 도움이 되는 반면, 등화는 채널 왜곡을 보상하고 신호 견고성을 향상시킵니다.
실리콘 포토닉스는 800G 광학 모듈을 어떻게 지원합니까?
실리콘 포토닉스는 실리콘 플랫폼에 포토닉 구성 요소와 고속 트랜시버 기능을 통합합니다. 이는 더 높은 채널 수와 일관된 광학 기능으로 인해 패키징, 결합 및 제조 복잡성이 증가하므로 밀도가 높은 800G 광학 모듈에 유용합니다.
IEEE 802.3df와 IEEE 802.3dj의 차이점은 무엇입니까?
IEEE 802.3dfIEEE Std 802.3df-2024가 된 완전한 400Gb/s 및 800Gb/s 이더넷 표준 경로입니다.IEEE P802.3dj레인당 200G 관련 작업을 포함하여 200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s 및 1.6Tb/s 이더넷 목표를 해결하기 위해 진행 중인 태스크 포스입니다.
800G 이더넷에는 200G PAM4가 필요합니까?
800GE는 8×100G 채널 경로뿐만 아니라 4×200G 채널을 통해서도 구현될 수 있습니다. 200G PAM4는 향후 800G 및 1.6T 구현을 위해 레인 수와 광학 복잡성을 줄일 수 있기 때문에 중요하지만 800G로 향하는 유일한 경로는 아닙니다.
800G 네트워크에서 800ZR은 어디에 적합합니까?
800ZR더 먼 거리의 일관된 800G 링크에 적합합니다. 이는 80~120km 증폭된 지점 간 DWDM 링크를 위한 단일 파장 800G 코히어런트 라인 인터페이스를 정의하며 400ZR 스타일 코히어런트 DCI 애플리케이션에서 직접 업그레이드 경로로 자리잡고 있습니다.