Modul Serat Optik Diproduksi Di Seluruh Dunia

 

Realitas Shenzhen Tidak Ada yang Memasukkan Presentasi Pameran Dagang

 

Terbang ke Shenzhen Bao'an, naik taksi ke Longhua atau Dalang, dan Anda akan melewati lebih banyak pabrik transceiver optik dalam empat puluh menit dibandingkan gabungan seluruh pabrik di Eropa. Kepadatannya tidak masuk akal. Saya menghitung tujuh belas produsen SFP terpisah dalam radius dua{2}}kilometer dari hotel saya selama satu perjalanan pengadaan. Tujuhbelas. Beberapa menempati seluruh kawasan industri. Yang lainnya berbagi satu lantai di gedung yang tidak mencolok dengan operasi pencetakan injeksi dan perusahaan yang membuat lampu Natal LED.

Di sinilah volume terjadi. Antara 60 dan 70 persen transceiver optik pluggable di dunia dikirimkan dari provinsi Guangdong. Jumlah pastinya bergantung pada cara Anda menghitung-modul yang sudah jadi versus sub-rakitan versus kit komponen kosong-namun besarnya tidak kontroversial.

Mulai dari pabrik yang benar-benar-beroperasi kelas dunia dengan ruang bersih Kelas 10K dan pengikat cetakan otomatis hingga toko tempat saya menyaksikan para pekerja-meletakkan dioda laser secara langsung menggunakan pinset di bawah mikroskop stereo. Kedua jenis mengirimkan produk yang lulus uji kesesuaian yang sama. Perbedaannya terlihat delapan belas bulan kemudian dalam tingkat kegagalan di lapangan, namun pada saat itu modul tersebut sudah menjadi masalah bagi orang lain.

 

Mengapa Jepang Masih Penting Lebih Dari Yang Diakui Siapapun

 

Inilah yang tidak ada dalam peta rantai pasokan: komponen semikonduktor gabungan penting-bit yang memancarkan foton-dan bit pendeteksi foton-sebenarnya-masih mengalir sebagian besar dari Jepang.

Sumitomo Listrik. Mitsubishi Listrik. Operasi Lumentum di Jepang. Warisan II-VI yang koheren di Toyama. Fasilitas ini memproduksi chip laser DFB, pemancar EML, dan-fotodioda berkecepatan tinggi yang belum dapat direplikasi oleh perakit Tiongkok pada tingkat kinerja yang setara. EML tanpa pendingin 1310nm yang berjalan di modul 400G-DR4 hyperscaler Anda? Silikon Jepang yang sangat banyak. Laser pompa{12}}berkekuatan tinggi di EDFA Anda? Jepang. Fotodioda longsoran salju di OTDR Anda? Jepang.

Kesenjangan ilmu material memang nyata. Menumbuhkan lapisan epitaksial indium fosfida dengan keseragaman yang diperlukan untuk-kisi DFB hasil tinggi memerlukan pengetahuan institusional selama puluhan tahun yang tidak dapat ditransfer melalui IP yang diperoleh atau insinyur yang disewa. Resep reaktor MOCVD bersifat eksklusif hingga laju aliran gas dan profil suhu. Pengetahuan diam-diam ada di kepala para insinyur proses yang telah menjalankan alat yang sama selama dua puluh tahun.

Saya pernah menghabiskan tiga hari di pabrik laser Jepang. Menonton seorang teknisi menolak seluruh wafer karena spektrum fotoluminesensi menunjukkan pergeseran panjang gelombang 2nm dari target. Dua nanometer. Wafer mungkin akan menghasilkan perangkat yang berfungsi. Namun "fungsional" bukanlah spesifikasinya-"dalam spesifikasi pada -40 derajat selama 20 tahun" adalah spesifikasinya, dan pergeseran 2nm menunjukkan ada sesuatu yang menyimpang dalam proses pertumbuhan.

Anda tidak membangun budaya itu dalam lima tahun.

 

Permainan Komponen Shell

 

Ikuti bagian sebenarnya melalui transceiver optik "buatan China" dan Anda akan menemukan pelajaran geografi.

Dioda laser: Jepang, dengan meningkatnya persaingan dari pemasok domestik Tiongkok seperti Accelink untuk mendapatkan suku cadang-berkecepatan lebih rendah. Kesenjangan kinerja pada 25G PAM4 ke atas masih signifikan.

Sirkuit terpadu pengemudi dan TIA: Taiwan mendominasi melalui fotonik-proses yang berdekatan dan rumah desain luar biasa TSMC di Hsinchu. Semtech, Macom, dan Broadcom semuanya tersedia. Tiongkok telah mencoba membangun alternatif domestik selama satu dekade namun tidak terlalu berhasil-alat EDA saja sudah menciptakan rantai ketergantungan.

Isolator dan sirkulator optik: Sekarang sebagian besar berasal dari Tiongkok. Casix, operasi Agiltron di Tiongkok, dan selusin pemain kecil di Fuzhou pada dasarnya telah mengkomoditisasi komponen-komponen ini. Kualitas baik untuk datacom.

Unit susunan serat dan ferrule: Pabrikan presisi Jepang masih memimpin dalam-toleransi MT ferrule yang ketat. Pemasok Tiongkok menangani volume pada konektor LC/SC standar.

Paket dan submount keramik: Dibagi antara spesialis Jepang seperti Kyocera dan pabrikan volume Tiongkok. Persyaratan pengelolaan termal untuk-pemancar berdaya tinggi masih lebih menyukai sumber dari Jepang.

PCB dan sirkuit fleksibel: Taiwan dan Tiongkok daratan, dengan beberapa papan-frekuensi tinggi khusus dari pemasok Jepang.

 

Perebutan Tarif

 

Tarif tahun 2018 mengubah geografi industri manufaktur dengan cara yang masih berjalan.

Sebelum Pasal 301, penghitungannya sederhana: diproduksi di Tiongkok berdasarkan biaya, dikirim ke seluruh dunia. Para hyperscaler dan perusahaan membeli melalui distribusi atau langsung, membayar harga di Tiongkok, dan tidak terlalu memikirkan negara asal.

Kemudian tarif 25% diberlakukan. Tiba-tiba setiap manajer pembelian perlu memahami perbedaan antara kode HTS, aturan transformasi substansial, dan apa sebenarnya yang dimaksud dengan "manufaktur" versus "perakitan" di mata CBP.

Respon awalnya adalah kekacauan. Saya tahu perusahaan-perusahaan yang mengirimkan-modul yang dirakit sebagian ke Meksiko untuk perakitan akhir, menempelkan label "Dirakit di Meksiko" pada modul tersebut, dan berharap pengecualian tarif tetap berlaku. Beberapa lolos begitu saja. Beberapa tidak. Penegakannya-dan masih-tidak konsisten.

Pemain yang lebih canggih membangun kehadiran manufaktur sebenarnya di lokasi-yang bersahabat dengan tarif. Vietnam menarik investasi yang signifikan. Malaysia mengalami kelebihan pasokan. Thailand mendapat beberapa operasi. Innolight membuka fasilitas di Tijuana. FS membangun kapasitas Meksiko.

Namun ada satu hal yang tidak dibicarakan oleh siapa pun: rantai pasokan komponen tidak bergerak. Dioda laser masih berasal dari Jepang. IC drivernya masih berasal dari Taiwan. Optik pasif masih berasal dari China. Melakukan perakitan akhir di Vietnam tidak menghilangkan keterpaparan terhadap Tiongkok-hal ini hanya menambah hambatan logistik dan kerumitan kepatuhan.

Para hyperscaler belajar untuk menghadapinya. Mereka memiliki tim pembelian yang tidak melakukan apa pun selain mengelola paparan tarif. Pembeli yang lebih kecil terhimpit.

 

Apa yang Sebenarnya Terjadi di Dalam Ruangan Bersih

 

Sebagian besar konten transceiver optik yang akan Anda baca tidak menjelaskan proses pembuatan sebenarnya. Video tur pabrik yang mengilap memperlihatkan robot dan peralatan berkilauan. Kenyataannya lebih rumit.

Ikatan mati: Chip laser atau VCSEL dipasang ke submount menggunakan solder eutektik-biasanya timah emas-pada suhu 280 derajat -atau epoksi konduktif. Akurasi penempatan itu penting. Untuk laser yang memancarkan tepi-, Anda memerlukan penyelarasan lateral dalam beberapa mikron untuk mencapai inti serat. Untuk VCSEL yang berkomunikasi dengan serat multimode, toleransinya lebih longgar tetapi Anda menempatkan banyak pemancar dalam satu array.

Saya telah menyaksikan operator berpengalaman mencapai-first pass menghasilkan lebih dari 95% pada die bonding. Saya juga menyaksikan operator yang kurang berpengalaman menghancurkan batang laser yang mahal dengan memanaskannya selama proses reflow. Perbedaannya adalah sentuhan, pengenalan pola, mengetahui kapan sambungan solder terlihat benar versus kapan ada yang salah.

Ikatan kawat: Kabel emas atau aluminium menghubungkan cetakan ke jejak sirkuit. Untuk-koneksi penting RF-jalur sinyal berkecepatan tinggi dari driver ke modulator-Anda menggunakan ikatan pita untuk mengurangi induktansi. Obligasi kawat terlihat sepele namun merupakan pembatas imbal hasil yang besar. Satu bantalan ikatan terkontaminasi, satu loop salah tempat yang menyebabkan hubungan pendek ke jejak berikutnya, dan modul gagal dalam pengujian akhir.

Pemasangan serat: Memasukkan cahaya dari laser ke dalam serat memerlukan ketelitian penyelarasan yang hampir tidak masuk akal. Sistem penyelarasan aktif mendorong serat ke posisi yang memaksimalkan daya gabungan, kemudian epoksi pengawetan UV akan membekukan semua yang ada di tempatnya. Epoksi sedikit menyusut selama proses pengawetan. Insinyur proses yang baik memberikan kompensasi. Insinyur proses yang buruk bertanya-tanya mengapa hasil panen mereka menurun.

Penyegelan kedap udara: Modul-dengan keandalan tinggi disegel di bawah nitrogen kering dalam kaleng logam berjendela. Segel tersebut harus bertahan selama 20 tahun di lingkungan telekomunikasi. Pengelasan jahitan atau pengelasan resistansi berfungsi dengan baik. Pengelasan laser lebih cepat tetapi menimbulkan tekanan termal.

Setiap langkah ini dapat dilakukan secara otomatis, semi{0}}otomatis, atau dilakukan secara manual. Skala biaya peralatan pun disesuaikan. Lini produksi 400G yang sepenuhnya otomatis mencapai delapan angka. Jalur manual dapat diatur dengan harga di bawah $500K. Keduanya menghasilkan modul kerja. Perbedaannya terlihat pada konsistensi, throughput, dan-keandalan jangka panjang.

 

 

Pengujian Adalah Saat Sudut Dipotong

 

Transceiver optik yang diuji dengan benar melewati tantangan:

Pengujian parametrik pada suhu kamar: daya optik, rasio kepunahan, sensitivitas penerima, kepatuhan masker diagram mata. Ini adalah taruhannya. Semua orang melakukan ini.

Perputaran suhu: jalankan pengujian yang sama pada -40 derajat , +85 derajat , dan beberapa titik di antaranya. Di sinilah unit marjinal gagal. Arus ambang laser berubah seiring suhu. Ekspansi termal menekankan ikatan mati. Sensitivitas penerima menurun seiring dengan meningkatnya arus gelap fotodioda.

Burn-in: menjalankan modul pada suhu tinggi dalam lalu lintas berkelanjutan selama 24, 48, atau 168 jam bergantung pada kebutuhan pelanggan. Kegagalan kematian bayi terjadi dalam beberapa ratus jam pertama. Menangkapnya sebelum pengiriman lebih murah dibandingkan menangkapnya di pusat data.

Inilah masalahnya: pengujian memerlukan biaya dan waktu. Ruang suhu tidak gratis. Pembakaran-in menghabiskan ruang lantai. Setiap jam modul diuji adalah satu jam modul tidak dikirimkan.

Tekanan untuk mengurangi waktu pengujian adalah konstan. Modul yang memerlukan 168-burning-jam namun membutuhkan waktu 24 jam mungkin akan berfungsi dengan baik. Mungkin. Distribusi kegagalan bergeser-bukannya gagal di pabrik Anda, unit yang sedikit buruk malah gagal di rak pelanggan tiga bulan kemudian.

Saya telah melihat cakupan pengujian berbeda-beda berdasarkan urutan besarnya antara pemasok yang mengklaim tingkat kualitas yang setara. Spesifikasi pelanggan menyatakan "pembakaran-diperlukan". Tidak disebutkan berapa lama, berapa suhunya, atau bagaimana pola lalu lintasnya.

Tanyakan kepada pemasok Anda seperti apa sebenarnya cakupan tes mereka. Kebanyakan tidak akan menjawab dengan jujur. Biasanya yang akan membeli adalah orang yang ingin Anda beli.

 

Pasar Modul yang Kompatibel

 

Vendor saklar besar-Cisco, Arista, Juniper-mengenakan harga premium yang besar untuk modul optik bermerek mereka. Cisco-100G-LR4 bermerek Cisco mungkin dijual dengan harga $3.500. Setara "kompatibel" dari assembler Shenzhen berharga $300-600.

Modul menggunakan komponen yang identik atau hampir-identik. Dioda laser berasal dari pemasok Jepang yang sama. IC drivernya adalah bagian Semtech yang sama. Perbedaannya adalah: modul OEM telah melalui program kualifikasi vendor dan modul yang kompatibel tidak.

Beberapa modul yang kompatibel berfungsi dengan sempurna selama bertahun-tahun. Beberapa gagal dengan cara yang menjengkelkan tetapi masih bisa diatasi. Beberapa diantaranya gagal dengan cara mematikan jaringan produksi pada pukul 02.00 dan menimbulkan saling tuding antara TAC vendor peralihan Anda dan perwakilan penjualan pemasok modul Anda.

Mode kegagalan yang paling sering saya lihat: manajemen termal dalam operasi bandwidth{0}}tinggi yang berkelanjutan. Modul ini berfungsi dengan baik di lab. Ini berfungsi dengan baik untuk bulan pertama produksi. Kemudian musim panas tiba, pusat data menjadi lebih panas beberapa derajat, modul menjadi 3 derajat lebih panas dari margin desain, dan laser menua sebelum waktunya.

Anda dapat menghindari sebagian besar hal ini dengan membeli dari-pemasok pihak ketiga yang memiliki reputasi baik dan melakukan pengujian kualifikasi Anda sendiri. Penghematan biaya bertambah melalui ribuan modul. Namun Anda harus benar-benar melakukan pengujian, bukan hanya berasumsi bahwa lembar spesifikasi mengatakan yang sebenarnya.

 

 

Siapa Membuat Apa Dimana: Panduan Kasar

 

Apa Arti 800G dan CPO bagi Geografi

 

Transisi ke 800G mengubah banyak hal. Kepadatan daya meningkat. Tantangan termal semakin banyak. Kompleksitas DSP meningkat.

Pada 800G, margin integritas sinyal sangat-tipis. PAM4 sebesar 100+ gigabud per jalur memerlukan implementasi DSP yang hanya dapat dijalankan oleh beberapa perusahaan. keajaiban. Broadcom. Kredo. Mungkin satu atau dua pemain Tiongkok di generasi berikutnya.

Implikasinya: 800G mengkonsolidasikan kemampuan desain ke lebih sedikit tangan meskipun perakitan tetap didistribusikan. Anda masih dapat membuat modul 800G di Shenzhen, tetapi Anda membeli silikon dari sejumlah kecil pemasok oligopoli.

Optik yang dikemas bersama mendorong lebih jauh. Ketika fungsi transceiver terintegrasi ke dalam paket ASIC switch, manufaktur beralih dari pabrik modul ke pabrik semikonduktor. TSMC dan Intel menjadi penghambat, bukan kawasan industri Longhua.

Ini masih beberapa tahun lagi dari penerapan arus utama. Tapi itu akan datang. Dan hal ini akan merestrukturisasi siapa yang menghasilkan apa dan dimana dengan cara yang belum jelas.

 

Nasihat Praktis untuk Orang yang Membeli Barang Ini

 

Jika Anda menerapkan ribuan modul per tahun:

Kualifikasi beberapa pemasok. Situasi tarif dapat berubah. Pemasok dapat keluar dari pasar. Risiko-sumber tunggal adalah nyata dan pada akhirnya akan merugikan Anda.

Sebenarnya menguji kualitas yang masuk. Jangan hanya mempercayai sertifikat kesesuaian vendor. Jalankan sampel melalui pengaturan pengujian Anda sendiri. Lacak tingkat kegagalan berdasarkan pemasok, berdasarkan kode tanggal, berdasarkan lot.

Pahami dari mana komponen tersebut berasal. Modul "produksi-AS" Anda mungkin memiliki komponen penting dari Tiongkok. Modul "China-gratis" Anda mungkin tidak sebebas China-seperti yang diklaim perwakilan penjualan. Rantai pasoknya tidak jelas dan insentif untuk mengaburkan asal usulnya sangatlah besar.

Jika Anda menjalankan operasi yang lebih kecil:

Beli dari pemasok pihak ketiga-yang sudah mapan dengan tim teknik nyata, bukan dari perusahaan dagang yang mengubah merek menjadi yang termurah minggu ini. Perbedaan harga antara bagus dan samar mungkin 20%. Perbedaan keandalan tidak terbatas saat Anda memecahkan masalah penutup tautan pada pukul 3 pagi.

Untuk semua orang:

Geografi manufaktur kurang penting dibandingkan kualitas manufaktur. Pabrik-yang dikelola dengan baik di Shenzhen menghasilkan modul yang lebih baik daripada pabrik-yang dikelola dengan buruk di Amerika. Nilailah pemasok berdasarkan prosesnya, cakupan pengujiannya, tingkat kegagalan di lapangan-bukan berdasarkan tanda pada materi pemasarannya.

Teknologinya berhasil. Miliaran modul dikirimkan setiap tahun dan sebagian besar memiliki kinerja persis seperti yang ditentukan. Tantangannya adalah menemukan pemasok yang "persis seperti yang ditentukan" mencakup kasus-kasus penting yang pada akhirnya akan dihadapi jaringan Anda.