Modul Gentian Optik Dikilangkan Di Seluruh Dunia

 

Realiti Shenzhen Tiada Siapa Lampirkan dalam Persembahan Pameran Dagangan

 

Terbang ke Shenzhen Bao'an, naik teksi ke Longhua atau Dalang, dan anda akan melalui lebih banyak kilang transceiver optik dalam masa empat puluh minit daripada yang wujud di seluruh Eropah digabungkan. Ketumpatannya tidak masuk akal. Saya mengira tujuh belas pengeluar SFP berasingan dalam radius dua-kilometer dari hotel saya semasa satu perjalanan mencari sumber. Tujuh belas. Ada yang menduduki seluruh taman perindustrian. Yang lain berkongsi satu tingkat bangunan yang tidak jelas dengan operasi pengacuan suntikan dan sebuah syarikat yang membuat lampu Krismas LED.

Di sinilah kelantangan berlaku. Di suatu tempat antara 60 dan 70 peratus daripada transceiver optik boleh pasang di dunia dihantar dari wilayah Guangdong. Nombor tepat bergantung pada cara anda mengira-modul siap berbanding subpemasangan berbanding kit komponen kosong-tetapi magnitudnya tidak menimbulkan kontroversi.

Kilang-kilang itu terdiri daripada operasi kelas-sebenar dunia dengan bilik bersih Kelas 10K dan pengikat die automatik hingga ke kedai yang saya lihat pekerja tangan-meletakkan diod laser menggunakan pinset di bawah mikroskop stereo. Kedua-dua jenis menghantar produk yang melepasi ujian pematuhan yang sama. Perbezaannya muncul lapan belas bulan kemudian dalam kadar kegagalan bidang, tetapi pada masa itu modul itu adalah masalah orang lain.

 

Mengapa Jepun Masih Lebih Penting Daripada Sesiapapun Akui

 

Inilah perkara yang tidak diperincikan oleh peta rantaian bekalan: komponen semikonduktor kompaun kritikal-foton sebenar-pancaran dan foton-bit pengesan-masih banyak mengalir dari Jepun.

Sumitomo Electric. Mitsubishi Electric. Operasi Jepun Lumentum. Legasi II-VI yang koheren di Toyama. Kemudahan ini menghasilkan cip laser DFB, pemancar EML dan-fotodiod berkelajuan tinggi yang belum dapat ditiru oleh pemasang Cina pada tahap prestasi yang setara. EML tidak disejukkan 1310nm yang berjalan dalam modul 400G-DR4 hyperscaler anda? Silikon Jepun yang luar biasa. Laser pam kuasa tinggi-dalam EDFA anda? Jepun. Fotodiod runtuhan salji dalam OTDR anda? Jepun.

Jurang sains material adalah nyata. Menanam lapisan epitaxial indium fosfida dengan keseragaman yang diperlukan untuk kisi DFB-hasil tinggi memerlukan dekad pengetahuan institusi yang tidak dipindahkan melalui IP yang diperoleh atau jurutera yang diupah. Resipi reaktor MOCVD adalah proprietari turun kepada kadar aliran gas dan profil suhu. Pengetahuan tersirat hidup dalam ketua jurutera proses yang telah menjalankan alat yang sama selama dua puluh tahun.

Saya menghabiskan tiga hari di fab laser Jepun sekali. Menonton seorang juruteknik menolak keseluruhan wafer kerana spektrum photoluminescence menunjukkan anjakan panjang gelombang 2nm dari sasaran. Dua nanometer. Wafer itu mungkin akan menghasilkan peranti berfungsi. Tetapi "berfungsi" bukanlah spesifikasi-"dalam spesifikasi pada -40 darjah selama 20 tahun" ialah spesifikasinya dan anjakan 2nm itu mencadangkan sesuatu telah hanyut dalam proses pertumbuhan.

Anda tidak membina budaya itu dalam tempoh lima tahun.

 

Permainan Cangkang Komponen

 

Ikuti bahagian sebenar melalui transceiver optik "buatan China" dan anda akan mendapat pelajaran geografi.

Diod laser: Jepun, dengan persaingan yang semakin meningkat daripada pembekal domestik China seperti Accelink untuk bahagian-kelajuan rendah. Jurang prestasi pada 25G PAM4 dan ke atas kekal ketara.

Pemacu dan litar bersepadu TIA: Taiwan mendominasi melalui proses fotonik-TSMC bersebelahan dan rumah reka bentuk fabless di Hsinchu. Semtech, Macom, dan Broadcom semuanya pita di luar sana. China telah cuba membina alternatif domestik selama sedekad dengan kejayaan yang terhad-alatan EDA sahaja mencipta rantai pergantungan.

Pengasing dan pengedar optik: Kebanyakannya orang Cina sekarang. Casix, operasi China Agiltron, dan sedozen pemain yang lebih kecil di Fuzhou pada dasarnya telah mengkomoditi komponen ini. Kualiti baik untuk datacom.

Unit tatasusunan gentian dan ferrule: Pembuatan ketepatan Jepun masih mendahului untuk -toleransi ketat ferrules MT. Pembekal China mengendalikan volum pada penyambung LC/SC standard.

Pakej seramik dan submount: Pisahkan antara pakar Jepun seperti Kyocera dan pengeluar volum China. Keperluan pengurusan haba untuk-pemancar kuasa tinggi masih memihak kepada sumber Jepun.

PCB dan litar lentur: Taiwan dan tanah besar China, dengan beberapa papan frekuensi tinggi-khusus daripada pembekal Jepun.

 

Perebutan Tarif

 

Tarif 2018 membentuk semula geografi pembuatan industri dengan cara yang masih dimainkan.

Sebelum Seksyen 301, pengiraan adalah mudah: pembuatan di China untuk kos, dihantar ke dunia. Penskala besar dan perusahaan yang dibeli melalui pengedaran atau terus, membayar harga China, dan tidak terlalu memikirkan negara asal.

Kemudian 25% tarif mendarat. Tiba-tiba setiap pengurus pembelian perlu memahami perbezaan antara kod HTS, peraturan transformasi yang besar, dan apa sebenarnya "pembuatan" berbanding "pemasangan" di mata CBP.

Sambutan awal adalah huru-hara. Saya tahu syarikat yang benar-benar menyiarkan-modul yang dipasang separa ke Mexico untuk pemasangan terakhir, melekatkan label "Assembled in Mexico" pada mereka dan berharap pengecualian tarif diadakan. Ada yang terlepas. Ada yang tidak. Penguatkuasaan adalah-dan kekal-tidak konsisten.

Pemain yang lebih canggih mewujudkan kehadiran pembuatan sebenar di-lokasi mesra tarif. Vietnam menarik pelaburan yang besar. Malaysia mendapat sedikit limpahan. Thailand mendapat beberapa operasi. Innolight membuka kemudahan di Tijuana. FS membina kapasiti Mexico.

Tetapi inilah perkara yang tiada siapa yang bercakap tentang: rantaian bekalan komponen tidak bergerak. Diod laser masih datang dari Jepun. IC pemandu masih datang dari Taiwan. Optik pasif masih datang dari China. Melakukan pemasangan akhir di Vietnam tidak menghilangkan pendedahan China-ia hanya menambahkan lonjakan logistik dan sakit kepala pematuhan.

Para hyperscaler belajar untuk hidup dengannya. Mereka mempunyai pasukan pembelian yang tidak melakukan apa-apa selain menguruskan pendedahan tarif. Pembeli yang lebih kecil terhimpit.

 

Apa Sebenarnya Berlaku Di Dalam Bilik Bersih

 

Kebanyakan kandungan transceiver optik yang anda akan baca glosses sepanjang proses pembuatan sebenar. Video lawatan kilang berkilat menunjukkan robot dan peralatan berkilauan. Realitinya lebih rumit.

Ikatan mati: Cip laser atau VCSEL dilekatkan pada submount menggunakan pateri eutektik-biasanya emas-tin pada 280 darjah -atau epoksi konduktif. Ketepatan penempatan adalah penting. Untuk laser pemancar tepi-, anda memerlukan penjajaran sisi dalam beberapa mikron untuk mencapai teras gentian. Untuk VCSEL yang bercakap dengan gentian berbilang mod, toleransi lebih longgar tetapi anda meletakkan berbilang pemancar dalam tatasusunan.

Saya telah melihat pengendali berpengalaman mencapai hasil-lulus pertama melebihi 95% pada ikatan die. Saya juga telah melihat pengendali yang kurang berpengalaman memusnahkan bar laser mahal dengan memanaskannya semasa aliran semula. Perbezaannya ialah sentuhan, pengecaman corak, mengetahui apabila sambungan pateri kelihatan betul berbanding apabila berlaku kesilapan.

Ikatan wayar: Wayar emas atau aluminium menyambungkan dadu ke surih litar. Untuk RF-sambungan kritikal-laluan isyarat berkelajuan tinggi-dari pemacu ke modulator-anda menggunakan ikatan reben untuk mengurangkan kearuhan. Ikatan wayar kelihatan remeh tetapi ia adalah pengehad hasil utama. Satu pad ikatan yang tercemar, satu gelung salah letak yang terputus ke jejak seterusnya, dan modul gagal dalam ujian akhir.

Lampiran gentian: Mendapatkan cahaya dari laser ke dalam gentian memerlukan ketepatan penjajaran yang bersempadan dengan yang tidak masuk akal. Sistem penjajaran aktif memacu gentian ke kedudukan yang memaksimumkan kuasa gandingan, kemudian epoksi penawar UV{1}}membekukan segala-galanya di tempatnya. Epoksi mengecut sedikit semasa rawatan. Jurutera proses yang baik memberi pampasan. Jurutera proses yang buruk tertanya-tanya mengapa hasil mereka jatuh.

Pengedap hermetik: Modul kebolehpercayaan-tinggi disegel di bawah nitrogen kering dalam tin logam bertingkap. Meterai itu perlu disimpan selama 20 tahun dalam persekitaran telekomunikasi. Kimpalan jahitan atau kimpalan rintangan melakukan kerja. Kimpalan laser lebih pantas tetapi memperkenalkan tekanan haba.

Setiap satu daripada langkah ini boleh diautomatikkan, separa-automatik atau dilakukan secara manual. Kos peralatan mengikut skala. Barisan pengeluaran 400G automatik sepenuhnya berjumlah lapan angka. Talian manual boleh disediakan dengan harga di bawah $500K. Kedua-duanya menghasilkan modul kerja. Perbezaannya ditunjukkan dalam ketekalan, daya pemprosesan dan kebolehpercayaan jangka-panjang.

 

 

Pengujian Adalah Tempat Pemotong Sudut

 

Transceiver optik yang diuji dengan betul melalui tantangan:

Ujian parametrik pada suhu bilik: kuasa optik, nisbah kepupusan, sensitiviti penerima, pematuhan topeng rajah mata. Ini adalah taruhan meja. Semua orang melakukan ini.

Berbasikal suhu: jalankan ujian yang sama pada -40 darjah , +85 darjah dan beberapa titik antara. Di sinilah unit marginal gagal. Arus ambang laser beralih dengan suhu. Tegasan pengembangan terma ikatan mati. Kepekaan penerima merosot apabila arus gelap fotodiod meningkat.

Bakar-masuk: jalankan modul pada suhu tinggi di bawah trafik berterusan selama 24, 48 atau 168 jam bergantung pada keperluan pelanggan. Kegagalan kematian bayi berlaku dalam beberapa ratus jam pertama. Menangkapnya sebelum penghantaran adalah lebih murah daripada menangkapnya di pusat data.

Inilah masalahnya: ujian memerlukan wang dan mengambil masa. Bilik suhu tidak percuma. Pembakaran-dalam memakan ruang lantai. Setiap jam modul menduduki ujian adalah satu jam ia tidak dihantar.

Tekanan untuk mengurangkan masa ujian adalah malar. Modul yang memerlukan 168-jam terbakar-tetapi mendapat 24 jam sebaliknya mungkin akan berfungsi dengan baik. Mungkin. Pengagihan kegagalan beralih-daripada gagal di kilang anda, unit yang teruk sedikit gagal dalam rak pelanggan tiga bulan kemudian.

Saya telah melihat liputan ujian berbeza-beza mengikut susunan magnitud antara pembekal yang menuntut tahap kualiti yang setara. Spesifikasi pelanggan menyatakan "memerlukan-bakar masuk." Ia tidak menyatakan berapa lama, atau pada suhu berapa, atau di bawah corak trafik apa.

Tanya pembekal anda tentang rupa sebenarnya liputan ujian mereka. Kebanyakan tidak akan menjawab dengan jujur. Mereka yang akan biasanya adalah orang yang anda ingin beli.

 

Pasaran Modul Serasi

 

Vendor suis utama-Cisco, Arista, Juniper-mencaj premium yang besar untuk modul optik berjenama mereka. LR4 100G-Cisco mungkin disenaraikan pada $3,500. Setara "serasi" daripada pemasang Shenzhen berharga $300-600.

Modul menggunakan komponen yang sama atau hampir-sama. Diod laser datang daripada pembekal Jepun yang sama. IC pemacu adalah bahagian Semtech yang sama. Perbezaannya ialah: modul OEM telah melalui program kelayakan vendor dan modul yang serasi tidak.

Sesetengah modul yang serasi berfungsi dengan sempurna selama bertahun-tahun. Ada yang gagal dengan cara yang menjengkelkan tetapi boleh dikawal. Sesetengah gagal dalam cara yang menghapuskan rangkaian pengeluaran pada 2 PG dan membuat jari-menunding antara TAC vendor suis anda dan wakil jualan pembekal modul anda.

Mod kegagalan yang paling kerap saya lihat: pengurusan haba di bawah kendalian lebar jalur tinggi{0}} tinggi yang berterusan. Modul ini berfungsi dengan baik di makmal. Ia berfungsi dengan baik untuk bulan pertama dalam pengeluaran. Kemudian musim panas melanda, pusat data berjalan beberapa darjah lebih panas, modul berjalan 3 darjah lebih panas daripada margin reka bentuk, dan laser menua lebih awal.

Anda boleh mengelakkan kebanyakan perkara ini dengan membeli daripada-pembekal pihak ketiga yang bereputasi baik dan melakukan ujian kelayakan anda sendiri. Kompaun penjimatan kos ke atas beribu-ribu modul. Tetapi anda perlu benar-benar melakukan ujian, bukan hanya menganggap helaian spesifikasi memberitahu kebenaran.

 

 

Siapa Buat Apa Di Mana: Panduan Kasar

 

Maksud 800G dan MSM untuk Geografi

 

Peralihan kepada 800G mengubah perkara. Ketumpatan kuasa meningkat. Cabaran terma berganda. Kerumitan DSP meningkat.

Pada 800G, margin integriti isyarat adalah nipis-cukur. PAM4 pada 100+ gigabaud setiap lorong menuntut pelaksanaan DSP yang hanya boleh dilaksanakan oleh beberapa syarikat. Marvell. Broadcom. Kredo. Mungkin satu atau dua pemain Cina pada generasi akan datang.

Implikasinya: 800G menyatukan keupayaan reka bentuk kepada lebih sedikit tangan walaupun pemasangan masih diedarkan. Anda masih boleh membina modul 800G di Shenzhen, tetapi anda membeli silikon daripada oligopoli kecil pembekal.

Optik berpakej bersama{0}}mendorong lebih jauh. Apabila fungsi transceiver disepadukan ke dalam pakej ASIC suis, pembuatan beralih daripada kilang modul kepada fabrik semikonduktor. TSMC dan Intel menjadi hambatan, bukan taman perindustrian Longhua.

Ini adalah beberapa tahun lagi daripada penggunaan arus perdana. Tetapi ia akan datang. Dan ia akan menyusun semula siapa yang membuat apa di mana dengan cara yang belum jelas lagi.

 

Nasihat Praktikal untuk Orang Yang Membeli Barang Ini

 

Jika anda menggunakan beribu-ribu modul setahun:

Layakkan beberapa pembekal. Keadaan tarif boleh berubah. Pembekal boleh keluar dari pasaran. Risiko sumber tunggal-adalah nyata dan ia akan menggigit anda akhirnya.

Sebenarnya menguji kualiti masuk. Jangan hanya mempercayai sijil pematuhan vendor. Jalankan sampel melalui persediaan ujian anda sendiri. Jejaki kadar kegagalan mengikut pembekal, mengikut kod tarikh, mengikut lot.

Fahami dari mana datangnya komponen tersebut. Modul "US-kilangan" anda mungkin mempunyai komponen kritikal dari China. Modul "China-percuma" anda mungkin tidak sebebas China-seperti yang didakwa oleh wakil jualan. Rantaian bekalan adalah legap dan insentif untuk mengaburkan asal usul adalah penting.

Jika anda menjalankan operasi yang lebih kecil:

Beli daripada pembekal pihak ketiga-yang mantap dengan pasukan kejuruteraan sebenar, bukan syarikat perdagangan yang menjenamakan semula apa sahaja yang paling murah minggu ini. Perbezaan harga antara baik dan sketchy mungkin 20%. Perbezaan kebolehpercayaan adalah tidak terhingga apabila anda menyelesaikan masalah kepak pautan pada 3 PG.

Untuk semua orang:

Geografi pembuatan kurang penting daripada kualiti pembuatan. Kilang-yang dikendalikan dengan baik di Shenzhen menghasilkan modul yang lebih baik daripada kilang-yang tidak dikendalikan dengan baik di Amerika. Nilai pembekal dengan proses mereka, liputan ujian mereka, kadar kegagalan medan mereka-bukan dengan bendera pada bahan pemasaran mereka.

Teknologi berfungsi. Berbilion-bilion modul dihantar setiap tahun dan sebahagian besarnya berfungsi seperti yang dinyatakan. Cabarannya ialah mencari pembekal yang "tepat seperti yang ditentukan" termasuk kes sudut yang akan dihadapi oleh rangkaian anda.