Оптические модули, являясь основными компонентами оптических коммуникационных систем, по сути, представляют собой «преобразователи сигналов», соединяющие цифровой мир. На передающей стороне они преобразуют электрические сигналы в оптические для передачи по оптическому волокну, а на приемной стороне — обратно в электрические сигналы, обеспечивая бесперебойное взаимодействие данных между устройствами. От скоростей, достигающих 1 Гбит/с и 1,6 Тбит/с, от дискретных компонентов до высокоинтегрированной упаковки — развитие индустрии оптических модулей постоянно соответствует цифровой экономике. Компания ETU-LINK Optical Communication, благодаря своей четкой продуктовой стратегии и выдающимся технологическим преимуществам, прочно закрепилась в различных сценариях применения.

I. Основные компоненты и логика работы

Функциональность оптического модуля зависит от скоординированной работы оптических и электрических микросхем; эти два компонента выполняют разные функции и являются незаменимыми.

(1) Оптический С бедра В качестве «сердца» они интегрированы в TOSA (передатчиковые оптические компоненты) и ROSA (приёмные оптические компоненты), содержащие основные компоненты, такие как лазеры и детекторы, и отвечают за электрооптическое/фотоэлектрическое преобразование. В настоящее время оптические чипы низкого класса со скоростью ниже 10 Гбит/с производятся внутри страны, в то время как высококачественные продукты со скоростью 25 Гбит/с и выше по-прежнему зависят от импорта.

(2) Электронный С бедра В качестве «мозга» они включают в себя микросхемы драйверов, микросхемы цифровой обработки сигналов и т. д., и отвечают за такие задачи, как усиление сигнала и кодирование/декодирование. Высокопроизводительные микросхемы цифровой обработки сигналов долгое время были монополизированы зарубежными компаниями, такими как Broadcom и Marvell.

Высокоскоростной оптический модуль работает в замкнутом контуре: передающий электрический сигнал кодируется и компенсируется микросхемой DSP, затем усиливается микросхемой драйвера и используется для управления оптической микросхемой, которая преобразует его в оптический сигнал; принимающий оптический сигнал преобразуется в слабый электрический сигнал детектором, усиливается, а затем восстанавливается до стандартного электрического сигнала микросхемой DSP. Микросхема DSP устраняет помехи при передаче с помощью алгоритмов, что является основной гарантией качества сигнала на высоких скоростях.

Основная ценность оптических модулей заключается в решении проблем, связанных с ограниченной дальностью и скоростью передачи электрических сигналов — оптические сигналы в оптических волокнах демонстрируют чрезвычайно низкие потери при передаче и высокую скорость, значительно превосходящую пропускную способность кабелей. Без оптических модулей невозможно обмениваться огромными объемами данных, необходимыми для обучения больших моделей ИИ, между серверами. В настоящее время стандартные скорости составляют от 10 Гбит/с до 1,6 Тбит/с, и они широко используются в ключевых сценариях, таких как центры обработки данных, телекоммуникационные сети и базовые станции 5G.

II. Пять этапов эволюции индустрии оптических модулей

1. Период технологического становления (1960-1994)

Прорывы в лазерных технологиях (1960 г.) и теории волоконно-оптической связи (1966 г.) заложили основу. В то время компоненты были дискретными, не существовало стандартизированной формы, скорость составляла менее 1 Гбит/с, и технология использовалась лишь в немногих магистральных сетях. Теплоотвод осуществлялся за счет простой теплопроводности через корпус.

2. Период стандартизации (1995-2000 гг.)

В 1995 году в серийное производство поступил первый стандартизированный оптический модуль 1 Гбит/с, а стандарт GBIC обеспечил возможность «горячей» замены, сделав оптические модули независимыми продуктами. В 1999 году была оптимизирована совместимость модулей в корпусе 1x9, при этом потребление энергии одним модулем составляло 1-2 Вт, и начала проявляться проблема теплового сопротивления контактов.

3. Период ускоренной миниатюризации (2001-2010 гг.)

Широкое распространение интернета подтолкнуло к переходу на концепцию «высокая скорость + миниатюризация». Модуль 10 Гбит/с дебютировал в 2001 году, а в 2009 году пакет SFP+ достиг скорости 10 Гбит/с в корпусе GBIC, уменьшенном в 3 раза. Потребляемая мощность одного модуля составляла 2-3 Вт, а уменьшение размеров привело к накоплению тепла, сделав теплопроводность основным путем рассеивания тепла.

4. Период бурного развития (2011-2020 гг.)

Облачные вычисления обеспечивают скорость передачи данных до 100 Гбит/с, что делает корпуса QSFP основными (QSFP28 для 100G и QSFP56 для 200G). Энергопотребление одного модуля составляет 3,5–6 Вт, а технология модуляции PAM4 увеличивает количество точек тепловыделения, что делает обязательным требованием температуру корпуса лазера ≤70℃.

5. Эра сверхскоростной интеграции (с 2021 года по настоящее время)

Спрос на вычислительные мощности для ИИ привел к резкому увеличению скорости до 400G, 800G и 1,6T, сократив цикл итераций до 2 лет. Массовые поставки 800G начнутся в 2023 году, а коммерциализация 1,6T стартует в 2025 году. Корпуса QSFP-DD и OSFP стали широко распространены, при этом модули 800G потребляют 15-30 Вт энергии. Для удовлетворения этого спроса появились новые энергосберегающие технологии, такие как кремниевая фотоника, LPO и CPO.

III. ETU-LINK Оптическая связь Преимущества продукта и реализация сценариев

На мировом рынке оптических модулей китайские компании занимают семь из десяти ведущих позиций благодаря своим преимуществам в области корпусирования. Компания ETU-LINK Optical Communication, как ключевой игрок, укрепляет свою конкурентоспособность за счет «полного охвата сценариев + высокоэффективного развития».

Основные преимущества продукта

(1) Полное покрытие матрицы скорости Продукция охватывает основные скорости, такие как 10G, 25G, 40G, 100G и 400G, образуя полную продуктовую цепочку от модулей 10G BASE-T и 25G SFP28, адаптированных для корпоративных сетей, до высокоскоростных продуктов 100G SR/LR и 400G DR4, обслуживающих центры обработки данных. Среди них серии 40G ER/ZR и 100G LR/SR прошли долгосрочную проверку на рынке, демонстрируя стабильность передачи сигнала на уровне 99,99% и стабильно высокий процент выхода годных изделий (выше 98%), что обеспечивает значительно лучшее соотношение цены и качества по сравнению с аналогичными зарубежными продуктами.

(2) Индивидуальная адаптация технологий : 1) Производительность продукта оптимизирована для различных сценариев использования. Модули промышленного класса поддерживают широкий диапазон рабочих температур от -40℃ до 85℃, что делает их подходящими для наружных телекоммуникационных базовых станций и промышленных систем управления. 2) Энергопотребление модулей малой серии снижено на 15–20% по сравнению со средним показателем по отрасли, что соответствует политике «зеленых» центров обработки данных. 3) Продукты для передачи данных на большие расстояния (такие как 40G ZR и 100G ER) увеличивают дальность передачи на 30% по сравнению со стандартными продуктами благодаря оптимизированной технологии оптического сопряжения чипов, удовлетворяя потребности в межрегиональном соединении данных.

(3) Высокая совместимость и гарантированная доставка Продукция строго соответствует стандартам IEEE и MSA, обеспечивая бесшовную совместимость с ведущими производителями оборудования, такими как Huawei, H3C и Cisco. Благодаря гибким производственным линиям, можно быстро реагировать на индивидуальные потребности, сокращая стандартные циклы поставки продукции до 7-10 дней, а срочные заказы отгружаются в течение 48 часов, удовлетворяя потребности клиентов в быстрой реализации проектов.

Ключ А приложение С сценарии

А. Межсоединение центров обработки данных Модули 100G SR/LR и 400G DR4, отличающиеся низкой задержкой (≤300 нс) и высокой пропускной способностью, используются для соединения серверных кластеров облачных провайдеров в целях поддержки передачи данных для анализа больших данных и обучения моделей искусственного интеллекта. Они уже используются многими малыми и средними облачными предприятиями в Китае.

Б. Магистральная телекоммуникационная сеть и базовые станции 5G Модули 40G ER/ZR и 100G ER адаптированы для передачи данных на большие расстояния и стали основным выбором региональных телекоммуникационных операторов для модернизации своих магистральных сетей; модули 25G SFP28 широко используются в каналах связи базовых станций 5G для обеспечения эффективного взаимодействия данных между базовыми станциями и магистральной сетью.

С. Корпоративные и промышленные сети Низкоскоростные модули 10G и 25G обеспечивают высокую стабильность и экономичность, охватывая такие сценарии, как корпоративные кампусные сети и промышленный интернет для «умных» заводов, помогая клиентам модернизировать сети и осуществлять цифровую трансформацию. Наша компания расширила свою деятельность более чем на 100 стран и регионов мира.

IV. Тенденции и перспективы развития отрасли

В настоящее время индустрия оптических модулей переживает технологическую революцию в направлении высоких скоростей и низкого энергопотребления, с постепенным внедрением новых технологий, таких как кремниевая фотоника, LPO и CPO, что приводит к быстрому росту спроса на модули 1.6T. Компания ETU-LINK Optical Communication начала предварительные исследования модулей 1.6T и активно сотрудничает с отечественными производителями оптических чипов для продвижения тестирования отечественной замены высокопроизводительных оптических чипов 25G и 50G, постоянно снижая зависимость от импортных основных материалов.

В условиях глобальной волны цифровизации все большее значение приобретают оптические модули как «каналы передачи вычислительной мощности». Компания ETU-LINK Optical Communication, благодаря своему широкому ассортименту продукции, преимуществам в области индивидуальных технологических решений и эффективным возможностям доставки, заняла прочные позиции на рынке корпоративных сетей, телекоммуникационных операций и центров обработки данных. В перспективе, с ускорением замещения отечественных технологий и прорывами в технологии сверхскоростных модулей, компания продолжит укреплять свои позиции на нишевых рынках, предоставляя глобальным клиентам высококачественные решения в области оптической связи и внося вклад в качественное развитие цифровой экономики.