2019 OFC:高速光通訊技術觀察

 

刊登日期:2019/7/22
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陳尚駿/工研院電光系統所 
 
OFC為光通訊產業界最重要的國際研討會,議題橫跨光通訊、5G相關的應用,主要的系統商、零組件、晶片製造封裝廠、材料設備及學術研究機構都會與會。大會活動包含技術研討會、論壇、展覽、廠商demo展區等,可藉由此會議了解目前光通訊產業最新的技術發展及產品。2019年與2018年都在美國西岸聖地牙哥Convention Center舉辦,前面緊臨著喧囂的瓦斯燈街,後方則為許多高級遊艇停泊的海港,研討會場在展場北端二樓,一樓則是佔地廣大的展覽會場,長形的展場相當考驗參觀者的體力!
 
雲端服務已是未來重要的趨勢,Facebook、Twitter、Instagram、YouTube等不僅已是人與人之間重要的互動社群網站,影音視訊、廣告推播、線上電影等也是新的媒體操作平台,不可逆的網路需求造就了通訊產業必需不斷精進。近年最熱門的議題,都是圍繞著電信網通業以及雲端服務業的需求─包括5G、光通訊相關的軟硬體及訊號處理,今年也加入了量子科技的演講,可說是前瞻與務實兼具的技術大會師。因應本身技術團隊方向,本篇將主要著墨在光通訊及矽光子相關的資訊中,摘取部份重點說明。
 
400G光收發器(Transceiver)
在應用技術與收發器產品展示上,回顧2018年時,光收發器是以100Gb/s為主要產品規格、400Gb/s則為一線廠商之前瞻技術展示。雖然在2017年底IEEE已發表400Gb/s之標準,但展場中400Gb/s光收發器還是各種規格百花齊放,有整合4條單一通道data rate 100Gb/s的方式達成400G(4x100=400G)、或單一通道50Gb/s (8x50=400G),甚至是以16條單一通道25Gb/s (16x25=400G)組合而成,顯示各廠商皆是先喊先贏來展示技術能力,增加客戶信心度,但市場需求並未收斂。
 
時至今年,400Gb/s則成為主流展示產品,且技術規格大致收斂,從短距離(500m)的DR4規格到長距離(10km)的LR4,都是以4x100G為主。參展廠商從系統整合商到零組件商,皆以主打用於400Gb/s產品為主,單一通道100Gb/s、採用PAM4訊號調變方式將是未來的主流(圖一)。
 
圖一、單通道100Gb/s PAM4調變格式,已是今年展覽中各家廠商火力展示的必備門檻
圖一、單通道100Gb/s PAM4調變格式,已是今年展覽中各家廠商火力展示的必備門檻
 
不過值得一提的是,展覽中之400Gb/s矽光子光收發器,卻未如2018年預期的在今年OFC中釋出產品。主要的矽光子光收發器發展廠商中,包括技術領先的Intel、Luxtera(已被Cisco併購),或是其他非自製矽光子晶片的系統廠Juniper、Fujitsu等,都推遲發表400G光收發器產品,仍是工程版的產品作展示(圖二)。部份廠商透露在後端訊號處理上,單一通道100Gb/s PAM4訊號的處理仍然存在些許問題,不過預計2019年下半年,最慢至2020年都將會解決。另外,400Gb/s光收發器的封裝格式則是QSFP-DD與OSFP兩者並陳,尚未有統一的趨勢,廠商也直言目前只能兩種都做,避免最後押錯寶。
 
圖二、Juniper展示之400G矽光子光收發器電路板
圖二、Juniper展示之400G矽光子光收發器電路板
 
矽光子技術發展
在研討會資訊方面,高速元件與晶片、訊號調變與解析、5G與Data center架構、前瞻製造與封裝技術都有涵蓋。2018年尚有部份「矽光子是非用不可的趨勢嗎」的氣氛,到今年已轉變為公認「矽光子必然是趨勢」,在展覽與技術研討會上,處處可見矽光子的發表。從光收發器與Switch、Long Haul Coherent技術、LiDAR,到更前瞻的量子計算與通訊,都有結合矽光子技術的發表,證明了矽基製程技術已經打入傳統光通訊的領域,佔有一席之地。剩下的問題就會是有多少產品應用及場域,會被矽光子所滲透。
 
目前矽光子最主要要克服的技術,在於提升元件頻寬、精進雷射/光纖封裝以及強化後端電訊號的處理能力,尤其在data center應用的1310nm波段,矽光子調變器(Modulator)的頻寬,尚未達到100Gb/s的能力,例如APSUNY(AIM based)發表O-band MZM 50Gb/s PAM4;Elenion 發表頻寬17GHz、34GBd。不過在post deadline paper上,Intel發表一篇「A 112 Gb/s PAM4 Transmitter with Silicon Photonics Microring Modulator and CMOS Driver」,將 ---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖三、Intel發表112Gb/s PAM4 Driver + Micro Ring Modulator整合成果
圖三、Intel發表112Gb/s PAM4 Driver + Micro Ring Modulator整合成果

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