일반적인 광 모듈 폼 팩터

광모듈은 광섬유 통신 산업의 발전으로 파생된 특수 부문으로, 일정 수준의 진보 단계에 도달했습니다.

1960년에 레이저가 발명되었습니다.

1962년까지 반도체는 레이저 생산에 활용되었습니다. 전기광학 변환 효율이 극히 낮고 작동 수명도 매우 짧았지만 반도체 레이저의 이론적 기반이 확립되었습니다.

1966년은 광섬유가 통신에 사용될 수 있다는 이론이 확립된 해입니다.

1970년대에서 1980년대 사이에는 반도체 레이저 이론과 생산 기술이 개발되면서 광섬유 제조 공정이 발전했습니다.

1985년경에 광섬유 통신의 산업화가 시작되었습니다.

1995년에는 광섬유 통신에 사용되는 광전자 신호 변환기가 대량 생산되기 시작했습니다.

광 모듈의 역할은 광 신호를 전기 신호로 변환하고, 그 반대로도 변환하는 것입니다.

1995년은 인터넷이 가정에 들어오고, 윈도우 95가 출시되고, 개인용 컴퓨터가 보편화된 중요한 해였습니다. 이 시대에는 이메일 보내기, 온라인 이미지 보기, 사회적 상호 작용 참여, 커뮤니티에서 가십 토론, 웹 쇼핑 등의 활동이 있었습니다. 그 결과, 커뮤니케이션 트래픽이 급증하기 시작했습니다.

광전자 신호의 변환 인터페이스는 메가비트 속도에서 기가비트 속도(1Gbps)로 발전했습니다. 이러한 발전으로 GBIC라는 이름이 생겨났습니다.

기가비트는 1Gbps를 의미합니다.

변환기는 광신호와 전기 신호를 변환하는 것을 의미합니다.

인터페이스는 광학, 전기, 신호 및 물리적 연결을 포함하는 표준화된 산업 인터페이스를 의미하며, 산업 표준의 "나사"와 유사한 구조적 표준을 만듭니다.

산업이 성장함에 따라 동일한 공간 내에서 모듈 연결을 늘리려는 요구가 있었습니다. 2000년경에 GBIC보다 작은 폼 팩터인 SFP가 등장했습니다. 동일한 1Gbps 신호 변환이 가능했지만 더 컴팩트한 디자인으로 제공되었습니다.

SFP는 도입 이후 놀라운 수명을 보였습니다. 처음에는 당시 고속으로 간주되었던 Gbps 수준의 변환을 달성하기 위해 설계되었지만, 속도가 2.5Gbps, 10Gbps, 심지어 28Gbps로 증가함에 따라 모듈의 모양과 크기는 크게 변하지 않았습니다. 2019년에 SFP28은 5G(56세대) 모바일 기지국에서 프런트홀 애플리케이션을 위한 주요 광 모듈 폼 팩터가 되었습니다. 지난 112년 동안 계속 발전하여 최대 XNUMXGbps 및 XNUMXGbps의 속도를 지원했습니다.

SFP의 결정적인 특징은 1x 구조입니다. 즉, 전송 채널 XNUMX개와 수신 채널 XNUMX개가 있습니다.

1년 전을 돌이켜보면 10Gbps 이더넷 광 모듈은 이미 표준이 되었고, XNUMXGbps 광 모듈에 대한 표준을 수립하기 위한 노력이 진행 중이었습니다.

2000 SFP 표준은 1Gbps용으로 설계되었습니다.

2001Gbps 이더넷 모듈을 나타내는 10 Xenpak 표준은 상당히 더 큰 폼 팩터를 선보였습니다. 당시 이는 필수적인 타협이었으며, 특히 전기 신호 설계의 경우 10Gbps 변환을 가능하게 하는 구성 요소를 수용하기 위해 광범위한 보조 설계와 다중 채널 구성이 필요했습니다.

Xenpak의 "X"는 로마 숫자 10을 의미합니다.

이후의 노력은 10Gbps 모듈의 소형화에 집중되었습니다. X2는 Xenpak의 더 작은 디자인을 나타내는 반면, XFP는 X2보다 훨씬 더 컴팩트한 폼 팩터를 제공했습니다.

광 모듈의 개발은 Xenpak, X2, XFP 시리즈가 계속해서 발전하는 가운데 GBIC 및 SFP와 같은 초기 설계도 발전하면서 독특한 궤적을 따라왔습니다.

2009년에는 업그레이드된 SFP 버전인 SFP+가 출시되었습니다. 10Gbps의 용량을 지원했으며 XFP보다 약간 작았으며, 점차 업계에서 XFP의 시장 점유율을 대체했습니다.

그 후, 100G 광 모듈 시대가 시작되었습니다. 2009년, 10G 모듈이 대형 Xenpak에서 X2, XFP, SFP+로 전환되면서 점점 더 작은 치수가 되었습니다. 동시에, 100채널 10G 광 모듈의 표준화가 "100G 핫 플러그형 패키징"이라는 이름으로 시작되었습니다. 여기서 "C"는 로마 숫자 100을 나타냅니다.

원래 CFP의 크기를 비교해 보면 상당한 규모가 드러납니다.

업계가 발전함에 따라 CFP 모듈의 2세대와 4세대(일반적으로 CFP2013와 CFP2014라고 함)가 XNUMX년과 XNUMX년에 정의되었습니다.

2012년과 2014년 사이에 데이터 센터용 광 모듈 시장은 폭발적인 성장을 경험했습니다. 40G 광 모듈의 짧은 단계 이후, 시장은 100G 데이터 센터 광 모듈로 전환되었습니다.

당시 CFP4 모듈은 100G에 맞춰 특별히 설계된 비교적 큰 크기를 가지고 있었습니다. 커넥터의 성능은 더 뛰어났습니다. 그러나 4개의 SFP 채널을 갖춘 QSFP+ 시리즈는 빠르게 발전했고 QSFP28 100G 모듈 간단하고 비용 효율적인 디자인으로 시장을 장악했습니다.

2014년 이후 QSFP 시리즈는 상당한 인기를 얻었습니다. 일관된 폼 팩터를 유지해야 하는 제약 조건 내에서 이 시리즈는 100G, 200G, 400G 데이터 센터 광 모듈에 대한 대역폭을 최적화하고 비트 전송률 변환 용량을 향상시켰습니다. 결과적으로 CFP4 모듈 유형은 덜 두드러지게 되었습니다.

2017년부터 업계는 400G 모듈에 집중하기 시작했습니다. 당시에는 여러 가지 옵션이 등장했습니다.

CFP8은 CFP 시리즈의 확장 버전입니다.

OSFP는 새롭게 정의된 구조를 나타내며, 여기서 "O"는 8x 채널을 나타냅니다.

QSFP 시리즈의 파생 모델인 QSFP-DD는 이중 밀도 기능을 갖도록 설계되었습니다.

CFP 시리즈는 원래 100G 애플리케이션에 대해 정의되었습니다. 400G를 달성하기 위해 전통적인 산업 접근 방식은 모듈 크기를 확대하는 것이었습니다. 그 결과, CFP8 모듈은 CFP2의 치수에 가까운 폼 팩터로 돌아왔습니다.

OSFP는 이 기간 동안 새로운 구조적 설계를 도입했고, QSFP 시리즈는 프레임워크 내에 이중 밀도(DD) 기능을 통합했습니다.

현재 OSFP 및 QSFP-DD 400G 모듈 중 가장 인기 있는 선택이며, CFP8은 점차 시장 점유율을 잃고 있습니다.

800G 시대에 QSFP-DD의 컴팩트한 크기는 높은 열 밀도로 인해 어려움을 겪으며 사용량이 감소합니다. 대신 OSFP와 확장된 크기 변형인 OSFP-XD가 800G 모듈의 주요 폼 팩터 선택이 되었습니다.

1.6T 핫 플러그형 모듈의 경우 OSFP-XD가 주요 폼 팩터로 선두를 달리고 있습니다.

2021년과 2022년에는 고밀도 스위칭을 위해 설계된 3.2Tbps CPO 광 모듈에 대한 표준화 작업이 시작되었습니다.

CPO 모듈의 컴팩트한 크기는 실리콘 광자공학 기술의 통합을 통해 달성됩니다. 많은 제조업체는 모듈 내부에 레이저 및 검출기 구성 요소를 통합하거나 외부에 레이저를 배치하여 CPO 모듈의 용량 대 부피 비율을 극대화합니다.

2011년부터 2012년까지 코히어런트 모듈 산업은 초기 단계를 시작했습니다. 초기 코히어런트 모듈은 보드 장착형 설계였으며, 변조기, 광원, 믹서, 균형 검출기, DSP 및 코히어런트 통신을 위한 기타 구성 요소를 수용하기 위해 300인치 x 5인치 크기의 대형 7핀 폼 팩터가 필요했습니다. 이 100G 코히어런트 모듈의 전력 소비량은 80W에 달했습니다.

시간이 지남에 따라 코히런트 모듈의 크기는 5인치 x 7인치에서 4인치 x 5인치로 감소했습니다. 반도체 변조기, 반도체 ICR 구조, DSP 제조 공정의 추가 소형화로 핫 플러그형 CFP 및 CFP2 모듈로의 전환이 용이해졌습니다.

2022년에는 400GZR 코히어런트 모듈이 초소형 QSFP-DD 폼 팩터로 출시되었습니다.