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干货分享:这里有你不了解的有源光缆知识

全球数据量爆发式增长,迈进高速光互连时代。带动了以存储、高速路由器和超级计算为核心的数据中心和高性能超算中心(HPC)市场的发展,而有源光缆产品就是这些核心设备之间的主要互连方式之一。

全球数据量爆发式增长,迈进高速光互连时代。带动了以存储、高速路由器和超级计算为核心的数据中心和高性能超算中心(HPC)市场的发展,而有源光缆产品就是这些核心设备之间的主要互连方式之一。现在就随着易飞扬的讲解,来了解AOC有源光缆吧。

什么是AOC?

有源光缆主动式光纤缆线,也叫作带芯片的光缆。英文全称Active Optical Cables,简称AOC。是将若干光收发器(Transceiver)以及光缆跳线(Jumper)组成的一套数据通信互联系统。

有源光缆(AOC)= 光收发器(Transceiver)+ 光缆跳线(Jumper)。

AOC结构

有源光缆可以分成三个功能部分:光发射部分、光接收部分和控制电路。

AOC结构

AOC工艺制程

AOC制作流程中有两个关键工艺:芯片贴装工艺和光纤耦合工艺,也是最大技术难点。AOC采用的芯片贴装工艺是尖端的Flip-Chip工艺(又称倒装贴片法),即是一种芯片互连技术,又是一种理想的芯片粘接技术。

AOC传输原理

在有源光缆两端(A端和B端),A端数据输入电信号,通过电-光转换装置(E-O Converter)将电信号转换成特定波长的光信号,光信号经过调制、耦合后输入到光缆中;光信号经光缆到达B端后,光电探测装置(O-E Converter)将光信号进行检测后经放大处理,由B端输出相应的电信号。B端和A端对称传输,反向传输原理相同。

AOC传输原理

AOC优势

传统的数据中心互连主要是基于同轴电缆,AOC有源光缆与互连铜缆相比拥有许多显著的优势。AOC由于存在不外露的光接口,相对于独立器件(光收发模块、光纤跳线)组成的互联系统不存在光接口清洁和被污染的问题,系统稳定性和可靠性大大提升,并且降低机房维护成本。

与铜缆相比,AOC具有以下优势:

  • 更低的传输功率
  • 更轻巧:重量仅为直连铜缆的四分之一,体积约为铜缆的一半
  • 更好的空气流动散热性
  • 更小的光缆弯折半径
  • 更远的传输距离(可以达到100-300米)
  • 更优的误码率,BER可以达到10^-12
  • 更低的电磁干扰度:由于光纤是一种电介质,所以不容易受到电磁干扰的影响
  • 更大的带宽:不需要设备升级,具有高达400Gbps的吞吐量

AOC应用

  • 教学中心和实验室;有源光缆使多台机器与主机相连,不仅保证了高速的数据传输,还实现了安全的网络系统。
  • 数据中心和云计算系统;欲达到更高带宽和更低功率的要求,有源光缆能够很好的连接具有高速光通信端口的交换机或路由器等设备。
  • 数字标牌;有源光缆可以满足在户外的HDMI环境中支持1080p的分辨率,不仅如此,户外大型互动游戏中也有用到有源光缆。

随着“光进铜退”趋势,未来会有更多的带宽需求(例如4K视频传输、虚拟现实等),基于AOC的更高带宽的产品势必会得到更多、更广泛的应用。

AOC瓶颈–光学引擎

AOC的技术门槛很高,不仅对封装制成设备的要求很高,而且需要上游光学引擎技术的支持。
光学引擎由激光器阵列、探测器阵列、光纤阵列以及相关的驱动电子线路组成。阵列光学引擎技术已经广泛应用于有源光缆产品–服务器和交换机之间的互连。但是光学引擎技术也面临很大的挑战,核心的激光器被少数国际大厂商垄断,价格不菲,且激光器的驱动和限幅放大芯片之间焊接技术也影响着制成效率,制约着国内厂商大幅推广。目前主要推出光学引擎的供应商基本上都是国外厂商。

AOC市场概况

受制于上游光学引擎和产线的高额投资,有源光缆的利润回报并不明显,很多行业内公司都是持观望态度,投资都比较保守。OFweek行业研究中心高级分析师认为作为高速光互连的最佳解决方案,有源光缆需求稳定增长,上游光缆价格、光学模块特别是VCSEL激光器、PIN二级管成本和售价都在不断下降,早期投资开发的供应商终将获得丰厚的回报。

国外主要的有源光缆厂商已经大规模推进有源光缆的整体解决方案。在国内,易飞扬是最早进入光互连产品商业化的公司。针对不同的应用场景,易飞扬现已推出以下几款有源光缆产品:

易飞扬AOC

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