2022年のデータセンターの光トランシーバー技術の動向

2022 年 3 月 24 日

ミア

光伝送コンサルタント

クラウドコンピューティング、ビッグデータ、超高精細ビデオ、人工知能、5G業界アプリケーションの急速な発展に伴い、ネットワークアクセスとアクセス方法の頻度は増え続けており、ネットワークデータトラフィックは急速に増加しており、データに対する課題が大きくなっています。センター相互接続（DCI）。スパインリーフCLOSアーキテクチャを備えたデータセンターを例にとると、典型的な光相互接続シナリオを表1に示します。最初のXNUMXつのシナリオはデータセンター内の相互接続であり、XNUMX番目のシナリオはデータセンター間の相互接続です。

相互接続シナリオ		典型的な距離		光モジュールの一般的な要件
				最終世代	現在のところ	次世代
シナリオ1	サーバーからTORへ（データセンター内）	2m（ラック内） 30 / 50m（ラック間）	機械室内	25G AOC / DOC	100G AOC / DAC	200G AOC / DAC
シナリオ2	葉へのTOR （データセンター内）	≥70m/100m	建物内	100G SR4	400G SR8 / SR4.2	800G PSM8 / PSM4
シナリオ3	葉から背骨へ（データセンター内）	500m / 2km	建物の間	100G CWDM4	400G FR4 / DR4	800G FR4 / PSM4
シナリオ4	データセンター間	80-120m	キャンパス間	100GDWDM	400G ZR / ZR +	800GZR

表1：データセンターの一般的な光相互接続シナリオ

1.データセンターの内部相互接続のための光モジュール要件

データセンターの内部相互接続は、データセンターの全体的なトラフィック分散の大部分を占めています。光モジュールの一般的な要件を表 1 に示します。高速化、低消費電力化、低コスト化、インテリジェンス化などの開発動向があります。

(1)高速化の流れ

Amazon、Google、Microsoft、Facebook、およびその他の北米の超大規模データセンター内の内部相互接続は、400 年から 2019 年の間に 2020Gb/s 光モジュールの商用展開を開始しました。国内のデータセンターは、100Gb/s から 400Gb/s に徐々に移行しています。図 2022 に示すように、データセンタースイッチングチップのスループットは、1 年には 51.2Tb/s、2023 年以降には 102.4Tb/s に達すると予想されています。 s と 2025Tb/s は、高帯域幅のデータ交換を実現するための重要な選択肢になります。

図 1: データセンタースイッチチップのスループットの発展傾向

(2) 低消費化の流れ

スイッチングチップの容量が増え続けるにつれて、光モジュールの消費電力はスイッチングチップの消費電力を上回り始め、ネットワークソリューションの重要な要素になりました。 400Gb / sの光モジュールの初期の消費電力は10〜12Wであり、長期の消費電力は8〜10Wと予想されます。 800Gb/s光モジュールの消費電力は約16Wです。さらに、業界は、光学エンジンとスイッチングチップをカプセル化することにより、SerDesを相互接続するための電力消費とコストを削減することを期待しており、CPO（共同パッケージ光学）テクノロジーは、電子チップと光学エンジンを一緒にカプセル化します。業界。

(3) 低コスト化の流れ

データセンターには大規模な相互接続要件があり、低コストは光モジュールテクノロジソリューションの継続的な開発の主な推進力のXNUMXつです。まず、シナリオXNUMXのアクセスケーブルは多様化の傾向を示しています。一部のソリューションでは、キャビネットレイアウトを調整し、光ケーブルの代わりに低コストの直接接続銅ケーブル（DAC）を使用することで、相互接続距離を短縮します。第二に、安定した動作環境とデータセンターの光モジュールの迅速な交換により、業界は温度や長期的な信頼性などの要件を削減することでコストを削減するソリューションを積極的に模索しています。第三に、速度が増加し続けるにつれて、コヒーレントソリューションの沈下傾向は明らかであり、非コヒーレントソリューションも長距離への拡大に努めています。 XNUMXつのスキームは、一部のアプリケーションシナリオで「会議」を行い、「会議」シーンでのさまざまなスキームの需要の割合は、コストなどの要因と密接に関連しています。

(4)インテリジェンス化の流れ

OTTは、光モジュールの運用および保守機能の強化と品質向上に注目し始めています。光モジュールのヘルスモニタリングと障害の早期警告は、人工知能、機械学習、ビッグデータによって実現されます。これにより、光トランシーバーの機能特性と仕様に関する新しい要件が提示されます。

光モジュールの種類		フォームファクター	光インターフェースレート Gb / s	電気インターフェースレート Gb / s	伝送距離	繊維の数	典型的な消費電力
100Gb / s	VR	QSFP28	100	100	30 / 50m	1	＜3.5W
	SR4		4x25	4x25	70 / 100m	4
	PSM4		4x25	4x25	500m	4
	CWDM4		4x25	4x25	2km	1
	LR4		4x25	4x25	10km	1
200Gb / s	VR2	QSFP56	2x100	2x100	30 / 50m	2	＜6.5W
	SR4		4x50	4x50	70 / 100m	4
	FR4		4x50	4x50	2km	1
	LR4		4x50	4x50	10km	1
400Gb / s	VR4	QSFP-DD / OSFP	4x100	4x100	30 / 50m	4	＜12.0W
	SR8		8x50	8x50	100m	8
	SR4.2		8x50	8x50	100m	4
	DR4		4x100	4x100	500m	4
	FR4		4x100	4x100	2km	1
	LR4		4x100	4x100	10km	1
800Gb / s	VR8	QSFP-DD800 / OSFP / QSFP224 / CPO	8x100	8x100	30 / 50m	8	16W
	PSM8		8x100	8x100	70 / 100m	8
	DR8		8x100	8x100	500m	8
	DR4		4x200	8x100	500m	4
	2×FR4		8x100	8x100	2km	2
	FR4		4x200	8x100	2km	1

表2：内部データセンター相互接続の光モジュール要件

2. データセンター間の相互接続に使用される光モジュール

初期の段階では、主にインターネット経由でアクセスされていました。ビジネストラフィックの増加に伴い、データトラフィックは Tb/s を超え、ネットワークの遅延、輻輳、セキュリティなどの問題をサポートするには、特別なインターフェイスが必要でした。データセンターはエネルギー集約型の産業です。電力供給や周辺環境の制約から、100 つのデータセンターの規模を無限に拡大することはできません。最新の仮想化テクノロジを広範囲に適用することで、物理的に分離された複数のデータセンターを仮想データセンターのように機能させることができます。大規模なインターネット企業は、複数のデータセンターおよびサービス間で負荷を共有できるため、データセンターの電源需要を効果的に削減し、迅速な展開を促進できます。 . さらに、ディザスタリカバリとバックアップを考慮して、多くの大規模データセンターは複数のサイトで構成されており、その間に多数の低遅延データ交換チャネルが必要です。上記のアプリケーションシナリオはすべて、DCI に強い要求を課します。 DCI の距離は通常、数キロメートルから数十キロメートル、さらには XNUMX キロメートル以上です。一般的な相互接続シナリオは次のとおりです。

(a) DCI-Campus: 近距離のデータセンターに接続します。伝送距離は通常約2kmで、さらに10kmの長距離に拡張されます。

（b）DCI-Edge：接続エリア内の分散データセンター。伝送距離は通常80km〜120kmです。

（c）メトロ/長距離：それはさらに大都市圏と長距離伝送に拡張され、距離は数百または数千キロメートルに達する可能性があります。光ファイバリソースを最大限に活用するために、高密度波長分割多重（DWDM）テクノロジが広く使用されており、さまざまな伝送距離に対してさまざまな変調コードを使用できます。さらに、DCIインフラストラクチャの一部ではありませんが、ワイヤレスネットワークもデータセンターネットワークに統合されています。

20km以内のDCIの場合、接続帯域幅とファイバーリソースに応じて、CWDMまたはDWDMの直接変調および検出テクノロジーを選択できます。 20km〜80kmの伝送距離では、DWDMコヒーレント技術と直接変調・検出技術が建設費、運用コスト、信頼性などで競合します。80km〜120kmの伝送距離では、 DWDMコヒーレントテクノロジーが主流のソリューションです。技術的な複雑さとコストをさらに削減するために、直接変調および検出技術に基づくカラーライトおよびグレーライトモジュールも同時に開発されています。数百キロメートル以上の伝送距離については、各波長でより高速な信号を伝送して、インターフェースの総帯域幅を広げる必要があり、コヒーレント技術が主流のソリューションです。

レート	フォームファクター	伝送距離	検出技術	変調モード	参照標準/仕様
100Gb / s	CFP2	80-120km	コヒーレンス	QPSK	ZR+を開く
	QSFP28	80-120km	直接変調と検出	PAM4	カラーZ
	QSFP28	80km	直接変調と検出	NRZ	_
400Gb / s	QSFP-DD	80-120km	コヒーレンス	16QAM	OIF400ZR
800Gb / s	QSFP-DD800	10km	コヒーレンス	16QAM	OIF800LR
800Gb / s	QSFP-DD800	80-120km	コヒーレンス	16QAM	OIF800ZR

表3：データセンター間の相互接続のための光モジュールの要件

3.データセンターの相互接続に使用される光モジュール技術

100G QSFP28 および400GQSFP-DD、単一波長100Gb/sに基づくOSFP光トランシーバー

データセンターの構築には、光モジュールの高速、小型、低コスト、低消費電力に対する強い要求があります。単一波100Gb/sテクノロジーは、帯域幅の改善と光電チップの反復的な進化、および高度に統合されたプロセスとパッケージングを効果的に活用して、同じ帯域幅要件を満たし、光学的複雑さを軽減しながら、より高いインターフェイス密度と低コストを実現できます。

国際標準化に関しては、表 802.3 に示すように、IEEE100 および 100G Lambda MSA が単一波長 400Gb/s に基づく一連の 100/4Gb/s 関連標準をリリースまたは確立しています。 DR (100m)、FR500 (1km)、LR2 (1km)、LR10-1 (20km)、ER20-1/30 (40/30km) の距離仕様を含む「40Gb/s 単一波長光トランシーバー」業界標準を策定); YD/T 3538.3-2020: 「400Gb/s Intensity Modulation Pluggable Optical Transceiver Part 3: 4×100Gb/s」が 2020 年にリリースされ、DR4 (500m) と FR4 (2km) の距離仕様が含まれています。同時に、FiberMall は 4×100Gb/s 強度変調長距離光モジュールや 100GBaud 以上の高速光デバイスなどの研究トピックを積極的に実施しています。

	ガイドライン	都道府県	動作波長	距離
100G VR	IEEE802.3db	調査中	842-948nm	30m（OM3） 50m（OM4 / 5）
100GSR	IEEE802.3db	調査中	844-863nm	60m（OM3） 100m（OM4 / 5）
100GDR	IEEE 802.3cd-2018	公表	1304.5-1317.5nm	500m
100G FR1	IEEE 802.3cu-2021 100GラムダMSA （100G-FRおよび100G-LR 技術仕様Rev2.0）	公表	1304.5-1317.5nm	2km
100G LR1	IEEE 802.3cu-2021 100GラムダMSA （100G-FRおよび100G-LR 技術仕様Rev2.0）	公表	1304.5-1317.5nm	10km
100G LR1-20	100GラムダMSA (100G-LR1-20,100G-ER1-30 and 100G-ER1-40 技術仕様Rev1.1）	公表	1304.5-1317.5nm	20km
100G ER1-30 / 40		公表	1308.09-1310.19nm	30 / 40km
400G VR4	IEEE802.3db	調査中	824-948nm	30m（OM3） 50m（OM4 / 5）
400G SR4	IEEE802.3db	調査中	844-863nm	60m（OM3） 100m（OM4 / 5）
400G DR4	IEEE 802.3bs-2017	調査中	1304.5-1317.5nm	500m
400G FR4	IEEE 802.3cu-2021 100GラムダMSA （400G-FR4技術仕様Rev 2.0）	公表	1264.5-1277.5nm 1284.5-1297.5nm 1304.5-1317.5nm 1324.5-1337.5nm	2km
400G LR4-6	IEEE 802.3cu-2021	公表	1264.5-1277.5nm 1284.5-1297.5nm 1304.5-1317.5nm 1324.5-1337.5nm	6km
400G LR4-10	100GラムダMSA （400G-LR4-10 技術仕様 Rev1.0）	公表	1264.5-1277.5nm 1284.5-1297.5nm 1304.5-1317.5nm 1324.5-1337.5nm	10km
400G ER4	100GラムダMSA	調査中	nLWDM	30 / 40km

表4：単一波長100Gb/sに基づく400/100Gb/s関連の国際規格の進捗状況

フォームファクターに関して、QSFP-DDMSAおよびOSFPMSAは次の仕様をリリースしました。 400Gb / s QSFP-DD および400Gb/s OSFP、それぞれ8×56Gb/s電気インターフェースを使用。 QSFP-DD MSAは、6.01年に400Gb / s QSFP112を含む2021バージョンの仕様を更新およびリリースしました。AlibabaとBaiduが主導するQSFP112MSAは、データセンター相互接続アプリケーションを促進するための関連仕様をまもなくリリースします。

（1）500m/2km 100/400Gb/s optical transceivers

下の図に示すように、第100世代の単一波長400Gb/sベースの8Gb/s光モジュールは、主に56×8Gb / s電気インターフェースに基づいており、4：400ギアボックスレート変換を実現するにはDSPが必要です。第4世代の112Gb/s光モジュールは、XNUMX×XNUMXGb / sの電気的インターフェースを採用しているため、スイッチチップと光モジュール間の接続が簡素化され、消費電力とコストが削減されます。

図2：単一波長400Gb/sに基づく第100世代および第XNUMX世代のXNUMXGb/s光モジュール

光インターフェース技術では、シングルモードファイバーをベースとした400Gb/s 500m DR4光モジュールが実用化されており、EML、DML、シリコンフォトニクスの2020種類のソリューションがあります。その中で、EML ソリューションは最も成熟度の高い従来のソリューションです。 100 年末、Lumentum は 4Gb/s PAM0 DML チップをリリースし、DML ソリューションを強力にサポートします。これには、標準温度 (70 ～ 100°C) での帯域幅パフォーマンスを確保するために温度制御が必要です。電子チップに関して言えば、業界には初期の電子チップをサポートする単一波 4Gbs/s PAMXNUMX DML がありませんでした。現在、Insica や Aluksen などの光通信企業は、Driver および TIA 関連の製品を発売していますが、業界チェーンの成熟度はさらに改善する必要があります。

シリコンフォトニクスソリューションへの投資と研究開発への熱意は非常に高いものです。 Intel、Lumentum、II-VI、Acacia、FiberMall などの企業が 400Gb/s DR4 シリコンフォトニクスモジュール製品を発売しており、Alibaba も自社開発のシリコンフォトニクスモジュールをリリースしています。業界のさまざまなメーカーのシリコンフォトニクスソリューションは均一ではなく、スケールメリットの形成に一定の課題をもたらします。高い結合損失、高出力 CW DFB レーザー、および大振幅ドライバーなどの要因により、シリコンフォトニクスソリューションは、消費電力の点で業界の期待にはまだほど遠い状態です。さらに、業界では、4m のアプリケーションシナリオで CWDM4 および PSM500 の技術ソリューションを選択することについても論争があります。どちらにも一長一短があるため、性能やコストなどさまざまな要素を総合的に考慮する必要があります。

	EMLソリューション	DMLソリューション	シリコンフォトニクスソリューション
電力消費	穏健派	ロー	穏健派
費用	穏健派	ロー	大規模な合格率に依存
成熟	ハイ	ロー	穏健派
キーテクノロジー	_	高帯域幅リニアDML、DMLドライバー	低電力変調器
解決策	CWDM4	PSM4またはCWDM4	PSM4
おさげの数	2	8 or 2	8
ファイバースプライス	LC / UCD / SN / MDC	MPO / LC / UCD / SN / MDC	MPO / UCD / SN / MDC

表5：400Gb / s500mDR4テクニカルソリューションの比較

400Gb/s DR4+光モジュールは伝送距離をさらに2kmに拡大し、現在はEMLソリューションが主なソリューションとなっています。100Gb/s DRおよび100Gb/s FR1光モジュールは主にQSFP28フォームファクタを採用しており、500mおよび2kmで使用されています。ブレイクアウトケーブルそれぞれ400Gb/s DR4および400Gb/s DR4+光モジュールを使用したシナリオ. ブレイクアウトシナリオは現在、北米の大規模なOTTで使用されています。利点は、サービス信号の相互接続の実用性と柔軟性を実現し、ポート密度を効果的に向上できることです。欠点は、メンテナンスが複雑になり、モジュールの種類が増えることです。リンクの障害または交換は、他のリンクに影響します。 400Gb / s 2km FR4アプリケーションシナリオは、主にCWDM4テクニカルソリューションを採用しています。これにより、光ファイバーの需要を大幅に削減し、エンドツーエンドのコスト優位性を実現できます。同時に、伝送距離の異なる光モジュールが多数あるため、一部の国内OTTは、400Gb / s 2km FR4ソリューションを使用して500mと2kmの統合ベアラを実現し、運用と保守の複雑さを軽減することを期待しています。現在、単波長100Gb/sをベースにした400/100Gb / s光モジュール製品は、世界中の多くのメーカーで量産されています。

種類	フォームファクター	代表的な国内外のメーカー
		EML	シリコンフォトニクス/DML
100GDR	QSFP28 / SFP56-DD	シスコ、ジュニパー、ファイバーモール、II-VI	インテル
100G 金	QSFP28 / SFP56-DD	シスコ、ジュニパー、ファイバーモール	インテル
400G DR4	QSFP-DD	シスコ、アリスタ、ジュニパー、II-VI、ファイバーモール	Intel、II-VI、AOI（DML）
400G DR4 +	QSFP-DD	ブロードコム	インテル
400G FR4	QSFP-DD	ジュニパー、ファイバーモール、II-VI、シスコ、アリスタ	_

表6：100Gb / s DR/FR1および400Gb/s DR4 / DR4 +/FR4の代表的な光モジュールメーカー

デバイス分類	キーチップ	代表メーカー
		500m	2km
光チップ	53GBaud検出器	ブロードコム、GCS	ブロードコム、GCS
光チップ	53GBaudレーザー	ルメンタム、II-VI、AOI（DML）	三菱、ルメンタム、ブロードコム（EML）
電気チップ	53GBaudリニアTIA	Inphi、Broadcom、Semtech、Macom	Inphi、Broadcom、Semtech、Macom
	53GBaudリニアドライバー	Inphi、Broadcom、Semtech、Macom	Inphi、Broadcom、Semtech、Macom
	DSP	インファイ、ブロードコム	インファイ、ブロードコム
シリコンフォトニクス集積チップ		Intel、Acaica、Rockley	Intel、Acaica、Rockley

表7：100 / 400Gb / s 500m/2km光モジュールコア光電チップデバイスの代表的なメーカー

（2）10km/40km 100/400Gb/s optical transceivers

10km / 40km 100 / 400Gb /s光モジュールの主流の技術ソリューションを表8に示します。100Gb/sLR1光モジュールの送信側は53GBaudEMLチップを使用し、BOXとTOの53つのフォームファクタソリューションを備えています。後者には低コストという利点がありますが、帯域幅のマージンが小さく、合格率がわずかに低くなります。 2GBaudの非冷却EMLには、低コストと低消費電力という利点があります。現在、10km以下のシナリオで使用されており、53kmの適用をさらに検証する必要があります。受信側はXNUMXGBaudのPINチップを使用しており、BOXとTO、気密性、非ハーメチックフォームファクターが共存しており、将来的にTOハーメチックフォームファクターとCOB非ハーメチックフォームファクターに進化する可能性があります。

モジュールタイプ	フォームファクター	電気的インターフェース	光インターフェース	光チップ	OSAフォームファクター
100Gb / s LR1	QSFP28	4x25G NRZ	1x 100G PAM4	EML + PIN	TO / BOX
100Gb / s ER1	QSFP28	4x25G NRZ	1x 100G PAM4	EML + APD	TO / BOX
400Gb / s LR4	QSFP-DD	8x50G PAM4	4x 100G PAM4	EML + PIN	COB / BOX
400Gb / s ER4	QSFP-DD	8x50G PAM4	4x 100G PAM4	EML + APD EML +（SOA + PIN）	BOX

表8：100 / 400Gb / s 10/40kmの主流の技術ソリューション

100Gb/s LR1/ER1 光モジュールのブロック図を以下の図 (a) および (b) に示します。送信機は 53GBaud EML チップを使用します。受信機は 53GBaud PIN/APD チップを使用し、4:1 PAM4 DSP チップは KP4 FEC をサポートします。 400Gb/s LR4 および ER4 光モジュールのブロック図をそれぞれ図 (c) および (d) に示します。 400Gb/s LR4 トランスミッターは 4×53GBaud EML アレイチップ (BOX/COB フォームファクター) を使用し、レシーバーは 4×53GBaud PIN アレイチップ (BOX/COB フォームファクター; 気密と非気密の共存) を使用します。 400Gb/s ER4 トランスミッターは、4×53GBd EML アレイチップ (BOX パッケージ) を採用し、波長の選択が決定されます。高性能APDとSOA+PINソリューション（BOX/COBパッケージ、気密フォームファクタと非気密フォームファクタの共存）が可能なレシーバソリューションを決定する必要があります。 400Gb/s LR4/ER4 光モジュールは、8:4 PAM4 DSP チップを採用し、KP4 FEC をサポートします。従来のソリューションと比較して、単一波長 100Gb/s テクノロジーに基づく 400/100Gb/s 光モジュールは、複数の光チップを節約できるため、コスト、消費電力、製造の複雑さを軽減し、合格率を向上させることができます。電子チップは、統合されたドライバー、CDR、およびギアボックス機能を備えた DSP を採用しているため、設計の複雑さが軽減され、チップ設計者が製品に集中しやすくなります。

図 3: シングルウェーブ 100Gb/s テクノロジに基づく 400/100Gb/s 光モジュール

現在、国内外の多くのメーカーが、単一波長100Gb/s技術に基づいた大量生産製品と道路標識をリリースしています。

100Gb / s LR1は、いくつかのモジュールメーカーからバッチで供給されています。 53GBaudの光デバイスパッケージング技術が徐々に成熟するにつれ、光モジュール製品の認定率は徐々に向上し、現在のコストは100Gb /sLR4ソリューションよりも優れていると予想されます。
400Gb / s LR4に関しては、多くのモジュールメーカーがベータサンプルを提供でき、コストは400Gb /sLR8ソリューションよりも優れていると予想されます。将来的に53GBaudの光チップの需要が徐々に増加するため、コスト削減の余地は大きくあります。
100Gb /sER1および400Gb/s ER4は、現在、いくつかのモジュールメーカーによって研究されています。 100Gb / s ER1は予備的なブレークスルーを達成し、実験室環境で40kmの伝送を実現できます。 400Gb / s ER4は現在研究中であり、2022G ER100の良好な基盤に基づいて、1年末までにプロトタイプが発売される予定です。 100Gb /sER1と400Gb/s ER4はどちらも、現在、送信側での高い光結合効率要件、受信側での高いチップ感度要件、スクリーニングの必要性などの課題に直面しています。

種類	フォームファクター	代表的な光モジュールメーカー
		気密性	非気密性
100G LR1	QSFP28	CIG、ファイバーモール、ジュニパー、AOI、シスコ	II-VI
100G ER1	QSFP28	サイフォトニクス、AOI、ファイバーモール	_
400G LR4	QSFP-DD	SEDI、ジュニパー、ファイバーモール、AOI	モレックス、CIG、II-VI
400G ER4	QSFP-DD	ファイバーモール、シスコ	_

表9：100Gb / s LR1/ER1および400Gb/s LR4/ER4の代表的な光モジュールメーカー

単波100Gb/s PAM4技術のコア光電チップデバイスは、主に外国のメーカーによって製造されており、一部の国内メーカーは現段階で進歩を遂げています。 53GBaudEMLレーザーから25GBaudEMLレーザーをスクリーニングする認定率は低く、信頼性を確保しながら帯域幅を増やすという課題や問題を解決するために、チップ構造の設計や材料のドーピングなどを最適化する必要があります。 53GBaud APD検出器チップは国内外で比較的成熟しており、国内製品は優れた性能を発揮します。 The PAM4 DSP チップは過去50年間に中国で急速に発展し、100Gb / sの速度でサンプルが少量ずつあり、テストパフォーマンスが良好です。 400Gb/sおよびXNUMXGb/sの製品は研究開発段階にあります。

デバイス分類	キーチップ	代表メーカー
		10km	40km
光チップ	53GボーEML	三菱、SEDI、Lumentum、Broadcom、NeoPhotonics	三菱、SEDI、Lumentum、Broadcom、NeoPhotonics
	53Gbaud PIN	京セミ、GCS、アルビス	_
	53GBaud APD	_	マコム
電気チップ	53GBaudリニアTIA	インファイ、セムテック、マコム	インファイ、セムテック、マコム
電気チップ	DSP	インファイ、ブロードコム	インファイ、ブロードコム

表10：光モジュールの100Gb / s 10/40kmコアオプトエレクトロニクスチップデバイス

デバイス分類	キーチップ	代表メーカー
		10km	40km
光学素子	53GBaud CWDMEML	三菱、SEDI、lumentum、Broadcom、NeoPhotonics	_
	53GBaud nLWDM EML	_	三菱、SEDI、lumentum、Broadcom、NeoPhotonics
	53 GBaud PIN	京セミ、GCS、アルビス	_
	53 GBaud APD	_	マコム
電気チップ	53GBaud線形TIA	Inphi、Semtech、Macom	Inphi、Semtech、Macom
電気チップ	DSP	Inphi、Broadcom	Inphi、Broadcom

表11：光モジュールの400Gb / s 10/40kmコアオプトエレクトロニクスチップデバイス

アプリケーションと展開に関しては、100Gb /sLR1および400Gb/s LR4光モジュール製品は基本的に成熟し、市場の需要に応じて出荷が徐々に増加しています。 100Gb /sER1および400Gb/s ER4は、2022年半ばに市販される予定です。単一波長100Gb/s技術に基づく400/100Gb / s光モジュールも、オペレーターの展開と機器ベンダーの統合の青写真において重要な位置を占め始めており、今後数年間でそれらに対する大きな需要があります。キャリアのベアラネットワークのモードによると、30 / 40kmの光モジュールは、主にワイヤレスのミドルホールおよびバックホールのシナリオで使用されます。 100Gb / s ER1のコスト面での優位性がある場合、既存の100Gb /sER4との強力な競争相手になります。将来的には、市場はイーサネットアプリケーションのサポートに基づいてOTN 400Gb / s信号要件をサポートする可能性があり、100Gb /sER1および400Gb/sER4のアプリケーションスペースを拡張するためにさらなる議論が必要です。

（3）50/100 / 400Gb / s 80〜120km光モジュール

コヒーレントDWDMテクノロジーは、伝送距離が80〜120 kmの場合、DSPを介してリンク分散の問題を解決し、光信号対雑音比の要件を緩和し、優れたパフォーマンスを発揮します。消費電力、コスト、および占有スペースをさらに削減するために、業界は、80〜120kmの伝送距離での直接変調および検出技術を備えたDWDMカラーおよびグレーライト技術ソリューションも積極的に模索しています。

解決策		変調コード	ウェーブバンド	チャネル間隔	チャンネル番号	FECタイプ	分散補償	電力効率	繊維容量	フォームファクター	相対コスト
着色された光	コヒーレンス	100G DQPSK	C	100 GHz	48/96	CFEC	FEC	18W / 100G	4.8 / 9.6 Tb / s	QSFP-DD / CFP2-DCO / CFP	3
	コヒーレンス	400G 16QAM	C	100 GHz	48	CFEC	FEC	5W / 100G	19.2 Tb /秒	QSFP-DD / CFP2-DCO / OSFP / CFP-16L	8
	直接の混濁と検出	50G PAM4	C	50 GHz	80	KR4 / KP4 / IFEC / SFEC	外部分散補償 ±100psを超える必要があります	4.5W / 100G	4 Tb /秒	QSFP28	1
	直接の混濁と検出	100G PAM4	C	100 GHz	80	KR4 / KP4 / IFEC / SFEC	外部分散補償 ±40psを超える必要があります	4.5W / 100G	8 Tb /秒	QSFP28	1.5
灰色の光	直接の混濁と検出	4X25G NRZ	O	_	_	KR4	分散補償は必要ありません	6.5W / 100G	100 Gb / s	QSFP28	0.5

表12：100G / 400G 80〜120kmテクニカルソリューションの比較

結論：

データセンターの急速な開発と建設は、光モジュール市場に機会と活力をもたらしました。同時に、高速、高性能、低消費電力、低コスト、インテリジェンスなどの光モジュールに対する新たな要求とより高い課題も提起しました。技術革新を強化し、市場の集積を導き、産業基盤のサポートを強化することは、これらの課題に対処するための効果的な手段です。業界のすべての関係者と上流および下流の産業チェーンは、共同の力を形成し、協調的な進歩を促進する必要があります。技術革新の観点から、新しい材料、新しい設計、新しいプロセス、新しいパッケージング、新しい周波数帯域などの技術の研究開発と革新は、さまざまなアプリケーションシナリオでの光モジュールの新しい需要を満たすために使用されます。