LPO モジュール: 400G および 800G の低コストと低遅延を実現

スイッチ チップのデータ スループットにより SerDes の速度が向上し、SerDes の消費電力も増加します。 SerDes はネットワーク デバイスのコア コンポーネントであり、光モジュールとネットワーク スイッチ チップの接続を担当します。スイッチチップが出力するパラレルデータをシリアルデータに変換して送信します。受信側では、シリアル データをパラレル データに変換します。 102.4Tbps 時代には、SerDes の速度は 224G に達する必要があり、チップ SerDes の消費電力は 300W に達すると予想されます。 PCB 材料技術の制限により、SerDes の速度が増加すると、高品質の信号伝送を確保するために信号伝送距離もそれに応じて短くなります。 SerDes の速度が 224G に達すると、最大 5 ～ 6 インチの伝送距離しかサポートできなくなり、スイッチ チップと光モジュール間のパッケージング距離をさらに短縮する必要があります。

光モジュールの省エネと消費量削減を追求する現在の傾向において、業界は 4 つのコアコンポーネント (ドライバー、変調器、レーザー、電気インターフェイス) からの全体的な消費電力を削減する新しい方法を模索しています。ドライバー技術に関して言えば、リニア駆動の LPO スキームは、追加の複雑な DSP (デジタル シグナル プロセッサ) や CDR (クロック データ リカバリ) チップを必要とせず、データ伝送リンク内のリニア アナログ コンポーネントに完全に依存できることを意味します。これにより、これら 2 種類のチップによって生じる余分な電力消費の負担を効果的に回避できます。

LPO (リニア ドライバー チップ テクノロジーに基づくプラグ可能光モジュール) は、DSP 設計を備えた従来のホットプラグ可能イーサネット モジュールを最適化した革新的なものです。人気の200G、 400G、800G 製品でも、主に DSP チップと組み合わせた PAM4 テクノロジーを使用して、高速かつ高密度の信号の正確な復元と送信を実現します。 DSP は、ビット誤り率の効果的な低減、分散の補償、ノイズの除去、非線形干渉の抑制などの問題を解決できる強力な信号回復機能を備えていますが、コストが高く、遅延が大きく、消費電力が大きいという課題があります。明らかな放熱の問題。対照的に、LPO テクノロジーは、より性能の高い TIA (トランスインピーダンス アンプ) とドライバー チップを選択することで信号の直線性を大幅に向上させます。これにより、高速モジュールの DSP が廃止され、モジュール全体の消費電力が削減されます。システムのビット誤り率と最大伝送距離の性能にある程度影響します。

実際のアプリケーションでは、スイッチのメイン チップから光モジュールへの信号に必然的に損失が発生します。高周波信号の損失は低周波信号損失よりも顕著です。この伝送は PCB 基板上の銅線上で発生し、「表皮効果」の影響を受け、自然損失が増加します。この損失を補償するために、通常、DFE (判定フィードバック イコライザー)、CDR、およびその他の「非線形」補償方法が使用され、信号品質が向上します。また、DSP チップは高度なデジタル アルゴリズムを使用しており、このタスクを見事に完了できますが、これはまた、より高い非線形動作負荷を意味し、それに応じて消費電力と遅延が増加します。 LPO テクノロジーの中心的なアイデアは、DSP によって元々行われていた複雑な信号修復作業をスイッチ システム レベルに移し、光モジュール自体が単純な CTLE (連続時間線形イコライザー) を構成するだけで済むようにすることです。この単純な CTLE は、特に原因による信号減衰に対応します。伝送チャネル特性を調整して、DC および AC 範囲での信号ゲインを確保します。

重要な課題は、 LPO技術 短距離接続シナリオにより適した電子チップの開発と応用です。 Macom、Semtech、Molex などの世界的な電子チップの主要サプライヤーは、この分野で重要な貢献をしてきました。 LPO テクノロジーは、DSP によって提供される高度な信号回復パフォーマンスを放棄するため、その適用範囲は主に、サーバーとトップオブラック スイッチ間の距離が 50 メートルを超えないデータセンター内の短距離接続に集中しています。しかし、需要が高まるにつれ、 800G 高速光モジュールの分野では、LPO 技術がその優れた省エネ特性とコストメリットにより、さらに大きな市場シェアを獲得すると予想されています。同時に、TIA とドライバー チップの線形性が継続的に向上することで、LPO 信号の完全性がさらに強化されます。スイッチチップ側でより強力な DSP を適合させることができれば、理論的にはリンク伝送プロセスにおける信号損失をより効果的に低減できるため、低電力を維持しながら高速長距離伝送における LPO テクノロジーの応用可能性が徐々に拡大します。消費の利点。