در تکامل اتصالات نوری پرسرعت، سه فناوری بارها مورد توجه قرار گرفتهاند:فوتونیک سیلیکونی،لیزر مدوله شده با جذب الکتریکی (EML)و مواردی که به طور فزایندهای مورد بحث قرار میگیرندلیتیوم نیوبات لایه نازک (TFLN)برای مهندسانی که روی معماریهای ۴۰۰G، ۸۰۰G و حتی معماریهای اولیه ۱.۶T کار میکنند، سوال واقعی دیگر این نیست که «کدام بهتر است»، بلکه این است که «هر کدام کجا مناسب است».
از دیدگاه صنعتی، به ویژه در استقرار مراکز داده و خوشههای هوش مصنوعی، این فناوریها به صورت جداگانه با هم رقابت نمیکنند - آنها در کنار هم وجود دارند و مکمل یکدیگر هستند.
فوتونیک سیلیکونی: ادغام در اولویت
فوتونیک سیلیکونیبا بهرهگیری از فرآیندهای سازگار با CMOS، سیلیکون فوتونیکز امکان تولید موتورهای نوری با راندمان در مقیاس ویفر را فراهم میکند.
از نظر عملی، سیلیکون فوتونیک در موارد زیر برتری دارد:
تراکم بالای پورت (ایدهآل برای 800G DR8 / FR4)
مصرف برق کمتر در مقیاس بزرگ
پشتیبانی قوی از اکوسیستم
با این حال، سیلیکون فوتونیک بدون نقص نیست. محدودیت ذاتی آن در ... نهفته است.شکاف باند غیرمستقیمیعنی معمولاً به منابع لیزر خارجی نیاز است. این امر پیچیدگی در بستهبندی، به ویژه در معماریهای اپتیک بستهبندیشده مشترک (CPO)، را افزایش میدهد.
دراسوپتیکراهکارهای سیلیکون فوتونیک اغلب در جاهایی به کار گرفته میشوند کهمقیاسپذیری و هزینه به ازای هر بیتمحرکهای اصلی هستند.
EML: عملکرد هنوز هم مهم است
در حالی که سیلیکون فوتونیک بر ادغام تمرکز دارد،ای ام الهمچنان در سناریوهایی که تسلط دارد، ادامه میدهدعملکرد نوری غیرقابل مذاکره است.
EML یک لیزر DFB را با یک مدولاتور جذب الکتریکی ادغام میکند و موارد زیر را ارائه میدهد:
نسبت انقراض بالا
جیرجیر پایین
انتقال برتر در فواصل طولانیتر
این امر EML را به گزینهای ارجح برای موارد زیر تبدیل میکند:
لینکهای ۱۰ کیلومتر / ۲۰ کیلومتر / ۴۰ کیلومتر
کاربردهای مخابراتی و مترو
محیطهای با قابلیت اطمینان بالا
در واقع، حتی در ماژولهای مدرن ۴۰۰G و ۸۰۰G، EML همچنان مرتبط است - به خصوص در انواع LR و ER.
از تجربه تحویل ESOPTIC، مشتریانی که هدف قرار میدهندانتقال پایدار و طولانی مدتهنوز هم به شدت به طرحهای مبتنی بر EML گرایش دارند.
لیتیوم نیوبات لایه نازک: اسب سیاه
لیتیوم نیوبات لایه نازک (TFLN)به سرعت به عنوان پلی بالقوه بین فوتونیک سیلیکونی و اپتیک گسسته سنتی مورد توجه قرار میگیرد.
خودِ نیوبات لیتیوم چیز جدیدی نیست. چیزی که جدید است این است کهپلتفرم لایه نازک، که موارد زیر را ممکن میسازد:
پهنای باند فوق العاده بالا (فراتر از مدولاسیون ۱۰۰ گیگاهرتز)
جیرجیر نزدیک به صفر
خطی بودن عالی
مدولاتورهای TFLN به ویژه برای موارد زیر جذاب هستند:
اپتیک همدوس
اتصالات خوشهای هوش مصنوعی که نیاز به تأخیر بسیار کم دارند
۱.۶T آینده و فراتر از آن
بده بستان؟ هزینه و بلوغ اکوسیستم. در مقایسه با سیلیکون فوتونیک، TFLN هنوز در مراحل اولیه صنعتی شدن است.
با این اوصاف، مسیر مشخص است:TFLN جایگزین سیلیکون فوتونیک یا EML نمیشود—بلکه سقف عملکرد را افزایش میدهد.
جایگاهیابی فناوری: نه یک رقابت، بلکه یک انباشت
یک روش عملیتر برای مشاهده این فناوریها:
فوتونیک سیلیکونی→ ادغام و مقیاس
ای ام ال→ پایداری و دسترسی
TFLN→ عملکرد و فضای ذخیرهسازی آینده
در پیادهسازیهای واقعی، به ویژه در مراکز داده با مقیاس بسیار بزرگ، راهکارهای ترکیبی در حال ظهور هستند. به عنوان مثال:
فوتونیک سیلیکونی + لیزر خارجی (گاهی اوقات مبتنی بر EML)
مدولاتورهای فوتونیک سیلیکونی + TFLN (مرحله تحقیق)
EML در ماژولهای دوربرد حفظ میشود
در ESOPTIC، استراتژی محصول به طور فزایندهای با این رویکرد ترکیبی همسو شده است - تطبیق فناوری مناسب با کاربرد مناسب، به جای تحمیل یک راهحل واحد.
نتیجهگیری
سیلیکون فوتونیک، EML و لیتیوم نیوبات لایه نازک، لایههای مختلف پشته ارتباطات نوری را شکل میدهند.
اگر سیلیکون فوتونیک تعریف کندسیستمهای متراکم و مقرونبهصرفه چقدر میتوانند متراکم و مقرونبهصرفه شوندو EML تضمین میکندسیگنالها تا چه مسافتی و با چه پایداری میتوانند حرکت کنند، پس TFLN در حال پیشروی در مرز [...] استسیگنالها با چه سرعت و کیفیتی میتوانند مدوله شوند.
برای نسل بعدی زیرساختهای مبتنی بر هوش مصنوعی، راهحل برنده یک فناوری واحد نخواهد بود، بلکه ترکیبی دقیق و مهندسیشده از هر سه فناوری است.
سوالات متداول
۱. آیا سیلیکون فوتونیک جایگزین EML میشود؟
خیر. سیلیکون فوتونیک در سناریوهای کوتاه برد و با چگالی بالا قوی است، در حالی که EML برای انتقال در فواصل دور ضروری است.
۲. چرا EML هنوز در ماژولهای ۴۰۰G/۸۰۰G استفاده میشود؟
زیرا عملکرد نوری بهتری را در فواصل دور، به خصوص در کاربردهای LR و ER، فراهم میکند.
۳. بزرگترین مزیت لیتیوم نیوبات لایه نازک چیست؟
پهنای باند فوق العاده بالا و کیفیت سیگنال عالی، آن را برای سیستم های فوق سریع آینده ایده آل می کند.
۴. آیا TFLN برای استقرار گسترده آماده است؟
هنوز نه کاملاً. هنوز از نظر هزینه و اکوسیستم تولید در حال توسعه است.
۵. ESOPTIC چگونه بین این فناوریها انتخاب میکند؟
بر اساس سناریوهای کاربردی - ایجاد تعادل بین هزینه، دسترسی، مصرف برق و الزامات عملکرد.
