《電子技術(shù)應(yīng)用》
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5G和下一代數(shù)據(jù)中心需要怎樣的光通信DSP?

2020-10-09
來(lái)源:www.ednchina.com
關(guān)鍵詞: 5G 智慧之城

  8月17日,,深圳市市長(zhǎng)陳如桂在“點(diǎn)亮深圳,,5G智慧之城”發(fā)布會(huì)上宣布,深圳市提前超額完成“建設(shè)4.5萬(wàn)個(gè)5G基站”的目標(biāo),,已實(shí)現(xiàn)5G獨(dú)立組網(wǎng)全覆蓋,。深圳市在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面走在了世界的最前列,但5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目的不是全覆蓋,,因?yàn)檫@在4G、3G,、2G時(shí)代都已解決過(guò),。5G真正的價(jià)值在于高速率、低延時(shí),、高可靠,,這樣才能為人工智能、無(wú)人駕駛,、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等提供網(wǎng)絡(luò)的保障,而讓這些應(yīng)用真正落地,。

  針對(duì)5G當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀,,國(guó)務(wù)院新聞辦公室也曾在7月底搞過(guò)一個(gè)發(fā)布會(huì),向社會(huì)匯報(bào)當(dāng)前5G的進(jìn)展情況,。當(dāng)時(shí),,工信部通信發(fā)展司司長(zhǎng)聞庫(kù)就談到,我國(guó)5G目前還處于商用的初期,,仍然需要加快5G整體的建設(shè)力度,,擴(kuò)大基站站址的資源,特別是強(qiáng)化電力和頻率資源的保障,,而去豐富5G的應(yīng)用

  未來(lái)3年將是我國(guó)建設(shè)5G基站的高峰年份,,而國(guó)外在這方面普遍滯后于我國(guó),因此在未來(lái)5到8年,,5G的建設(shè)高峰將會(huì)持續(xù)相當(dāng)一段時(shí)間,。

  5G最重要的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是高速率,很多媒體和運(yùn)營(yíng)商都宣傳5G的速率比4G提高了幾十甚至上百倍,。其實(shí)這樣的宣傳在4G和3G時(shí)代也是如此,。那么,5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨怎樣的壓力,?

  日前,,Credo公司在深圳舉辦新品發(fā)布會(huì),,面向5G網(wǎng)絡(luò)前傳和中傳光模塊應(yīng)用發(fā)布了Seagull 50光通信DSP芯片。Credo公司銷售副總裁楊學(xué)賢表示,,在“提速”方面,,為了滿足新的應(yīng)用場(chǎng)景,5G需要更大的傳輸容量和更快的傳輸速率支持,。因此,,光器件模塊也需要進(jìn)行相應(yīng)升級(jí),這就帶來(lái)了海量光器件的需求,。同時(shí),,5G前傳的帶寬在從10Gbps、25Gbps向50Gbps過(guò)渡,。

  在“降費(fèi)”方面,,5G建設(shè)期間每年有幾千億元級(jí)的龐大資本支出,光模塊占其中6%,,每年有約百億級(jí)支出,。此外,基站后期的維護(hù)和使用成本(OPEX)也是運(yùn)營(yíng)商的重要開(kāi)支,,其中電費(fèi)是核心部分,,在總運(yùn)營(yíng)費(fèi)用中占比將近20%——2018年全年三大運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)基站統(tǒng)計(jì)共耗電約270億度,總電費(fèi)240億元,。目前提高設(shè)備性能,、降低5G設(shè)備成本及功耗是業(yè)界面臨的重大挑戰(zhàn)。

  5G光模塊的關(guān)鍵在于芯片,,具體要求表現(xiàn)為以下四個(gè)方面:

  1.高性能

  補(bǔ)償由光器件,、溫變和光纖原因造成的光損傷及非線性效應(yīng)

    產(chǎn)品需具有更高靈活性,用于ER/LR前傳,、中傳等場(chǎng)景

   2.高速率

  50Gbps是5G中傳應(yīng)用領(lǐng)域公認(rèn)的傳輸速率,,最具性價(jià)比優(yōu)勢(shì)

  下一代前傳光互聯(lián)解決方案光模塊將從SFP28升級(jí)至SFP5

  3.寬溫度

  具有差異性的環(huán)境下使用,中傳室內(nèi)應(yīng)用,,商業(yè)級(jí)溫度

  前傳全室外場(chǎng)景對(duì)工業(yè)級(jí)工作溫度范圍(-40~85℃)有著剛需

  4.低成本

  低成本是5G產(chǎn)業(yè)鏈的主要訴求之一,,光電芯片將制約光模塊成本下降

  5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商需要更低功耗器件來(lái)持續(xù)降低運(yùn)營(yíng)成本(OPEX)

  據(jù)介紹,Seagull 50光通信DSP是一款專門(mén)用于5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)前傳和中傳光模塊的高性能光通信DSP,。這款產(chǎn)品滿足了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不斷攀升的帶寬需求,,支持長(zhǎng)距離傳輸及工業(yè)級(jí)工作溫度范圍。Seagull 50可配置為兩種工作模式:2x25G<—>1x50G及1x50G<—>1x50G,。Seagull 50產(chǎn)品采用Credo獨(dú)特的設(shè)計(jì)架構(gòu),,最大程度減小了芯片尺寸,并使用主流工藝來(lái)降低產(chǎn)品成本。

  Seagull 50是一款多功能全雙工產(chǎn)品,,具有行業(yè)領(lǐng)先的低功耗性能,,可用于下一代支持基于PAM4調(diào)制的50Gbps SR/DR/FR/LR/ER多種傳輸距離下的QSFP28、DSFP及SFP56可插拔光模塊,。Seagull 50可在-40℃至+85℃的工業(yè)級(jí)溫度范圍內(nèi)工作,,非常適合在數(shù)據(jù)中心和5G無(wú)線/eCPRI前傳、中傳和回傳應(yīng)用中使用,。

  Seagull 50是一款具有兩種模式的光通信DSP,,可用作Gearbox或Retimer。

  在Gearbox模式下,,芯片配置為:設(shè)備側(cè)雙通道24.33-25.78Gbps NRZ到線路側(cè)單通道50.135-53.125Gbps PAM4,;在Retimer模式下,配置為:?jiǎn)瓮ǖ?0.135-53.125Gbps PAM4到單通道50.135-53.125Gbps PAM4,。

  Seagull 50采用了Credo領(lǐng)先的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)和均衡技術(shù),。在保持高性能的同時(shí),低成本是需要廣泛部署的5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)光模塊的主要訴求之一,,因此作為光模塊中關(guān)鍵組件的DSP需要實(shí)現(xiàn)成本相宜,,進(jìn)而推動(dòng)DML激光器的廣泛使用,,最終可以加速那些還未成熟的光器件的發(fā)展,。這種設(shè)計(jì)導(dǎo)向還要支持作為前傳剛需的工業(yè)級(jí)工作溫度范圍,以及中傳/回傳中更長(zhǎng)的傳輸距離,。DSP可以通過(guò)補(bǔ)償由光器件,、溫變和光纖原因造成的光損傷及非線性效應(yīng)來(lái)提供高性能、穩(wěn)定可靠的光通信解決方案,。

  Seagull 50關(guān)鍵特性包括:

  2x25G<—>1x50G及1x50<—>1x50G兩種配置模式

  可與現(xiàn)有光模塊實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通

  發(fā)端多階預(yù)加重

  連續(xù)時(shí)間線性均衡器(CTLE)

  高性能DSP具有多階DFE/FFE接收均衡能力

  經(jīng)過(guò)優(yōu)化的,、領(lǐng)先同儕的緊湊固件

  支持工業(yè)級(jí)溫度范圍(-40℃至85℃)

  確定的時(shí)延

  行業(yè)領(lǐng)先的超低功耗

  同時(shí),Credo還面向下一代數(shù)據(jù)中心一口氣發(fā)布了4款Dove系列光通信DSP,。據(jù)介紹,,在5G推動(dòng)全球數(shù)據(jù)量指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的同時(shí),數(shù)據(jù)量的爆增也對(duì)網(wǎng)絡(luò)提了挑戰(zhàn),。據(jù)思科預(yù)測(cè),,2020年全球經(jīng)IDC處理的數(shù)據(jù)流量占全球產(chǎn)生流量的比例為99.35%。流量的暴增迫使數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴(kuò)大,,帶寬不斷提升,,進(jìn)而推動(dòng)了光模塊的升級(jí)。

  Bi6ednc

  數(shù)據(jù)中心光模塊面臨以下三個(gè)方面的挑戰(zhàn):

  性能:數(shù)據(jù)中心對(duì)光模塊性能和可靠性要求很高,,數(shù)據(jù)中心若出現(xiàn)故障,、宕機(jī)等情形,重則將嚴(yán)重影響社會(huì)的經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)及日常生活。

  功耗:電力成本是IDC運(yùn)營(yíng)成本中占比最高的部分,,大約占公司運(yùn)維成本的60%左右,;光模塊功耗過(guò)高會(huì)增加數(shù)據(jù)中心的制冷成本。

  成本:據(jù)IDC圈和ODCC數(shù)據(jù)預(yù)估,,我國(guó)2019年IDC行業(yè)規(guī)模為1600億元,,同比增長(zhǎng)約25%。其中光模塊/AOC占其中3.2%,,約52億市場(chǎng)規(guī)模,。

  此次發(fā)布的新一代Dove系列低功耗PAM4高速光通信DSP包括四款新品:Dove 100、Dove 150,、Dove 200及Dove 400光通信DSP,,專門(mén)為下一代100G/200G/400G數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)而打造。

  據(jù)介紹,,該公司獨(dú)特的PAM4 DSP架構(gòu)可最大程度減小芯片尺寸,,產(chǎn)品使用主流工藝制成,可為下一代光模塊提供最佳的性能,、成本與功耗:使用Credo Dove系列PAM4高速光通信DSP來(lái)設(shè)計(jì)的可插拔光模塊,,只需較低的成本便可擁有行業(yè)領(lǐng)先的性能及超低功耗。

  100/200/400G現(xiàn)已占數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)連接市場(chǎng)50%以上的份額,,并將在未來(lái)保持持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),,成為數(shù)據(jù)中心主流速率。云平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)商正在部署更高密度的100G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),,并已經(jīng)開(kāi)始為部署200G和400G網(wǎng)絡(luò)而投資,,以適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求。隨著網(wǎng)絡(luò)速率的不斷提升,,網(wǎng)絡(luò)的功耗密度和可擴(kuò)展性已成為光模塊及交換機(jī)設(shè)計(jì)中必不可少的標(biāo)準(zhǔn)之一,。

  Credo的DSP技術(shù)和均衡技術(shù)可在保持芯片低功耗的同時(shí)很好地補(bǔ)償光損耗。所有Dove系列產(chǎn)品全部具有Credo數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的關(guān)鍵特性,,包括:

  高性能DSP

  連續(xù)CTLE及DFE/FFE接收均衡

  發(fā)端多階預(yù)加重

  行業(yè)領(lǐng)先的超低功耗

  完整的測(cè)試與診斷功能

  與IEEE行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)互通

  經(jīng)過(guò)優(yōu)化的,、領(lǐng)先同儕的緊湊固件

  此外,Dove 200和Dove 400的每條信道都配有獨(dú)立鎖相環(huán)(PLL),,支持分接配置,。Bi6ednc

  Dove 100:用于下一代高性能100Gbps DR/FR/LR QSFP28光模塊??蓪⒃O(shè)備側(cè)接收的四通道25.78125Gbps NRZ信號(hào),,聚合為單通道106.25Gbps PAM4傳送至光側(cè)

  Dove 150:用于低功耗、高性能的100Gbps DR/FR/LR QSFP-56光模塊,??蓪⒃O(shè)備側(cè)接收的二通道53.125Gbps PAM-4信號(hào),,聚合為以單道106.25Gbps PAM4信號(hào)傳送至光側(cè)。Bi6ednc

  Dove 200:無(wú)需配備Gearbox或FEC轉(zhuǎn)換即可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫互連架構(gòu),,幫助數(shù)據(jù)中心使用具有50G PAM4連接的交換機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展,。支持IEEE 802.3 200GBASE-SR4/DR4/FR4/LR4及400GBASE-SR8規(guī)范。起中繼功能,,將設(shè)備側(cè)接收的四通道53.125Gbps PAM4信號(hào)以四通道53.125Gbps PAM4信號(hào)傳送至光側(cè),。

  Dove 400:用于低功耗、高性能的400Gbps DR4/FR4/LR4 OSFP和QSFP-DD光模塊,??蓪⒃O(shè)備側(cè)接收的八通道53.125Gbps PAM-4信號(hào),以四通道106.25Gbps PAM4信號(hào)傳送至光側(cè),。

  五款DSP產(chǎn)品(左四為Dove系列,,右一為Seagull 50)

  另外,據(jù)Credo公司首席運(yùn)營(yíng)官特別助理及資本市場(chǎng)部總經(jīng)理陳冉介紹,,繼2019年上半年完成C輪融資后,,Credo今年上半年又完成了D輪1億美金的融資。過(guò)去的一年是Credo在中國(guó)發(fā)展最快的一年,,該公司成立了武漢分公司,,組建了中國(guó)的銷售團(tuán)隊(duì)和FAE團(tuán)隊(duì),和中國(guó)的客戶有了更系統(tǒng)全面的互動(dòng),。

  Credo,、默升和芯境到底是什么關(guān)系?他介紹說(shuō),,Credo,、默升和芯境三個(gè)名字代表了公司發(fā)展的三個(gè)階段:

  1.0階段(Credo階段):Credo的本意是信仰或信念,。2008年三名海歸華人創(chuàng)始人靠自己的信念在中國(guó)創(chuàng)建了Credo,,從此為中國(guó)培養(yǎng)了一批從事全世界頂級(jí)速率Serdes研發(fā)的隊(duì)伍和團(tuán)隊(duì)。與今天的屢被詬病的PPT造芯,,燒投資人資金造芯不同的是,,Credo在2008年至2014年期間沒(méi)有融過(guò)投資人一分錢(qián),靠創(chuàng)始人的自有資金和創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)的強(qiáng)大信念踏踏實(shí)實(shí)在做高速通信芯片研發(fā),。2012年,,Credo Demo了65nm 28G NRZ Serdes Phy;2014年,,其又Demo了40nm 56G NRZ Serdes Phy,。在1.0階段,三個(gè)創(chuàng)始人除了給公司帶來(lái)了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)積累之外,,還給今天的Credo積攢了一條寶貴的經(jīng)營(yíng)理念:Credo的發(fā)展不能依賴于投資,,必須能夠依靠自身的商業(yè)經(jīng)營(yíng)而獲得持續(xù)發(fā)展,。

  2.0階段(默升階段):顧名思義,默升就是默默升起之意,。這一階段Credo公司在集團(tuán)CEO Bill Brennan的帶領(lǐng)下,,將先進(jìn)的技術(shù)和性能卓越的芯片及產(chǎn)品逐漸轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)實(shí)實(shí)在在的訂單:在Serdes IP領(lǐng)域,經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展,,Credo已經(jīng)擁有從28nm/16nm/12nm到7nm全工藝,,從單通道112G/56G到28G全速率的SerDes IP。IP客戶群為數(shù)據(jù)中心,、云計(jì)算,、大數(shù)據(jù)、5G,、人工智能,、自動(dòng)駕駛等眾多應(yīng)用領(lǐng)域的行業(yè)頂級(jí)客戶。在交換機(jī)芯片領(lǐng)域,,Credo依托高管團(tuán)隊(duì)超過(guò)20年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)及世界一流客戶的鼎力支持,,通過(guò)5年研發(fā)和打磨,現(xiàn)有的線卡28nm Serdes芯片出貨量已超過(guò)200萬(wàn)顆,,適時(shí)推出了Mac Sec加密芯片并支持國(guó)標(biāo),;在光芯片DSP領(lǐng)域經(jīng)過(guò)3年積累,Credo將于稍后發(fā)布助力于新一代數(shù)據(jù)中心及5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的低功耗PAM4 DSP,;公司是OCP成員企業(yè),,參與IEEE 、OIF等標(biāo)準(zhǔn)的制定,,也是HiWire 全球產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)起人,。

  3.0階段(芯境階段):芯境科技(上海)有限公司成立于2018年,英文名Infinita,,取芯無(wú)止境之意,。公司設(shè)立芯境全資子公司就是為中國(guó)客戶提供更及時(shí)周到的售前與售后服務(wù),以支持中國(guó)系統(tǒng)廠商的快速發(fā)展,。2020年是多災(zāi)多難的一年,,也是我們不斷見(jiàn)證歷史的一年。從年初的新冠疫情,,美國(guó)黑人弗洛伊德事件,,在外部環(huán)境劇烈變換的同時(shí), Credo秉持著最初信念,,克服重重困難,,轉(zhuǎn)危為機(jī),充分利用公司分布的優(yōu)勢(shì),,打破地域的束縛,,為中美兩地最優(yōu)秀的企業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)更全面的服務(wù),。2019年和2020年,公司積極引入中國(guó)投資人,,陸續(xù)完成了C輪和D輪融資,,為公司未來(lái)3-5年的發(fā)展提供了充沛的資金,使公司股權(quán)結(jié)構(gòu)更多元化,;2020年,,Credo上海正式遷入了新的辦公樓,依靠自有資金建立了符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)室,;Credo設(shè)立了武漢分公司,,并即將設(shè)立南京分公司;與此同時(shí),,中國(guó)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)也迎來(lái)了一波新高潮,,公司組建了針對(duì)中國(guó)客戶的獨(dú)立自主的團(tuán)隊(duì),從研發(fā)到銷售,,從運(yùn)營(yíng)到技術(shù)支持,,公司求賢若渴,未來(lái)的一年大中華區(qū)的員工數(shù)量預(yù)計(jì)將同比增長(zhǎng)50%,。

  綜上,,雖然Credo擁有業(yè)界全工藝節(jié)點(diǎn)的Serdes IP和廣泛優(yōu)質(zhì)的客戶基礎(chǔ),但是公司經(jīng)營(yíng)方針已經(jīng)從早期的IP業(yè)務(wù)為主轉(zhuǎn)為芯片,、AEC等多元化產(chǎn)品線的長(zhǎng)期可持續(xù)化發(fā)展策略,。Credo的成長(zhǎng)史充分說(shuō)明了其不是美國(guó)公司,而是成長(zhǎng)于中國(guó),,服務(wù)于全球客戶的國(guó)際化公司,。

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