1. الوضع الحالي والقوة الدافعة لتطوير صناعة الوحدة البصرية
بصفتها المكون الأساسي لنظام الاتصال البصري ، فإن الوحدة البصرية تتعهد بالوظيفة الرئيسية لتحويل الإشارة الكهروضوئية. يستفيد تطوره بشكل مباشر من الطلب المتفجر في المجالات مثل 5G والحوسبة السحابية ومراكز الطاقة الحوسبة ومراكز البيانات. وفقًا لتقارير الصناعة ، من المتوقع أن ينمو حجم سوق الوحدة البصرية العالمية من 11 مليار دولار أمريكي في عام 2022 إلى أكثر من 20 مليار دولار أمريكي في عام 2027 ، مع معدل نمو مركب سنوي يزيد عن 10 ٪. باعتبارها واحدة من أكبر أسواق المستهلكين في العالم ، بلغ حجم السوق في الصين $ 4-5 مليار في عام 2022 ، وقد يصل معدل النمو في السنوات الخمس المقبلة إلى أكثر من 15 ٪ ، وهو ما يتجاوز المتوسط العالمي.
القوة الدافعة الأساسية:
زيادة في الحوسبة في الطلب على الطاقة: قدمت AI التدريب والتفكير كبير النماذج متطلبات أعلى لنقل البيانات عالي السرعة ، مما يعزز التنفيذ المتسارع للوحدات النمطية عالية السرعة مثل 800G و 1.6T.
توسيع مركز البيانات: إن بناء مركز البيانات العالمي للغاية للمركز (مثل مشروع "East Data West Computing") يدفع الطلب على الوحدات البصرية ذات الكثافة العالية والمنخفضة الطاقة.
تعميق الشبكة 5G: تعتمد شبكات 5G Base Station Fronthaul/Midhaul/Backhaul على الوحدات البصرية ذات النطاق العالي ، منخفضة الكتلة.
اختراق تكنولوجيا السيليكون الضوئي: أصبحت تقنية السيليكون الضوئية الاتجاه الأساسي للجيل القادم من الوحدات البصرية من خلال تكاملها ومزاياها منخفضة التكلفة.
2. نماذج الوحدة البصرية السائدة وسيناريوهات التطبيق
تنقسم نماذج الوحدة البصرية وفقًا للسرعة والتعبئة ومسافة الإرسال والأبعاد الأخرى ، ويتم تكييف المواصفات المختلفة مع متطلبات السيناريو المتنوعة:
1. مقسوما على السرعة
وحدة 100 جم/200 جرام:
سيناريوهات التطبيق: محطة 5G الأساسية Midhaul/Backhaul ، شبكة منطقة متروبوليتان ، ربط مركز البيانات على مستوى المؤسسة.
الميزات الفنية: يدعم ناقل الحركة 10-80 km ، ويعتمد عبوة QSFP28 ، متوافقة مع تقنية CWDM/DWDM ، وتلبية متطلبات النطاق الترددي المتوسط.
النماذج التمثيلية: 100G QSFP28 LR4 (10km) ، 100g QSFP28 ER4 (40km).
وحدة 400G:
سيناريوهات التطبيق: الترابط الداخلي لمراكز البيانات الكبيرة (مثل بنية أرواح الأوراق) ، ونقل مسافة قصيرة من مجموعات تدريب الذكاء الاصطناعى.
الميزات الفنية: في الغالب باستخدام عبوة QSFP-DD أو OSFP ، ودعم الألياف الضوئية ذات الوضع الواحد/متعدد الوضع ، واستهلاك الطاقة أقل من 9W (حلول السيليكون الضوئية لها مزايا كبيرة).
النماذج التمثيلية: 400G QSFP-DD DR4 (500M) ، 400G OSFP LR8 (10km).
وحدة 800G:
سيناريوهات التطبيق: AI Computing Center GPU Interconnection ، شبكة العمود الفقري لمركز البيانات الفائق النطاق.
الميزات الفنية: تشكل تقنية Silicon Photonics التي تهيمن عليها تقنية Silicon ، ودعم تقنية LPO (المحرك المباشر الخطي) لتقليل استهلاك الطاقة ، والتكيف مع بنية CPO (حزمة مشتركة).
النماذج التمثيلية: 800G OSFP DR8 (500M) ، 800G OSFP 2 × FR4 (2km).
وحدة 1.6T/3.2T (الاتجاه المستقبلي):
سيناريوهات التطبيق: مجموعات الحوسبة من الذكاء الاصطناعى من الجيل التالي ، والتوصيل البيني للمواصفات الطويلة (DCI) بين مراكز البيانات.
الميزات الفنية: فوتونيك السيليكون جنبًا إلى جنب مع تقنية تعديل نيوبايت الليثيوم الرقيقة ، تدعم معدلات الطول الموجي أحادي أكثر من 200 جرام ، متوافقة مع حلول CPO و LPO ، ومن المتوقع أن تكون متاحة تجاريًا على نطاق واسع بعد 2026.
2. التصنيف حسب نوع الحزمة
SFP/SFP+: يتكيف مع الأسعار التي تقل عن 10g ويستخدم على نطاق واسع في طبقة الوصول لشبكات المؤسسات.
QSFP/QSFP28: يركز على سوق 40G/100G وهو مناسب للاتصالات داخل رفوف مركز البيانات.
QSFP-DD/OSFP: يدعم معدلات عالية 400 جم/800 جرام ، وتلبي متطلبات الأسلاك عالية الكثافة ، وهو الحل السائد لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي.
3. التصنيف حسب وضع النقل
الوحدة النمطية المتعددة (طول موجة 850 نانومتر): مسافة قصيرة (<2km) scenarios, such as interconnection between computer rooms in data centers.
الوحدة النمطية الوضعية (الطول الموجي 1310/1550NM): سيناريوهات طويلة المسافة ({4}}}) ، مثل شبكات العمود الفقري للاتصالات ونقل مركز البيانات المتقاطع.
ثالثا. اتجاهات التكنولوجيا المستقبلية والتحديات
اتجاه تطور التكنولوجيا:
تكامل السيليكون الضوئي: إنتل ، و Zhongji Xuchuan وغيرها من الشركات المصنعة ، قد دخلت وحدات ضوئية من السيليكون 800G ، ودخلت رقائق 1.6T مرحلة التحقق.
الإدارة الذكية: وظائف التشخيص الذاتي المتكامل ووظائف تحذير الأعطال لتحسين تشغيل الشبكة وكفاءة الصيانة.
تصميم الطاقة المنخفضة: يمكن أن تقلل تقنية LPO من استهلاك الطاقة بنسبة 30 ٪ ، ويقلل محلول CPO من فقدان الإشارة الكهربائية.
تحديات الصناعة:
توطين الرقائق: لا تزال الرقائق البصرية عالية السرعة أعلى من 25 جرام تعتمد على الواردات ، وتسارع الشركات المحلية مثل المكونات البصرية وتكنولوجيا Yuanjie.
التوحيد القياسي: تتطلب بروتوكولات التغليف والواجهة من وحدات 800 جم/1.6T تعاونًا عالميًا.
رابعا. خاتمة
تقع صناعة الوحدة البصرية في موجات مزدوجة من "سرعة السرعة" و "التكرار التكنولوجي". على المدى القصير ، ستسيطر وحدات 800G على البنية التحتية لحوسبة الذكاء الاصطناعي ؛ على المدى المتوسط والطويل ، سيصبح المرتفعات القادة 1.6 طن ، وتكامل السيليكون وتكامل تقنية CPO. مع مزايا التكلفة وسرعة الاستجابة ، من المتوقع أن تزيد الشركات الصينية من حصتها في السوق عالية السرعة ، لكنها بحاجة إلى الاستمرار في اختراق عنق الزجاجة من التكنولوجيا الأساسية للتعامل مع المنافسة الدولية.
المراجع: تقارير الصناعة ، أوراق بيضاء تقنية ، تحليل السوق.