Трансиверы 1.6T: рыночные тенденции, ключевые факторы и будущие возможности

По мере роста моделей ИИ и машинного обучения повышается потребность в высокоскоростных соединениях в центрах обработки данных. Например, NVIDIA GB200 NVL72. Пропускная способность одного графического процессора составляет почти 800 миллиардов бит в секунду, что значительно увеличивает нагрузку на сеть.

При таком объеме активности традиционные сетевые структуры часто не могут надежно справляться с взаимодействием с большими объемами данных. Если пропускная способность не успевает за ростом вычислительной мощности, это может привести к узкому месту и снижению эффективности. Пропускную способность сети также необходимо увеличивать. Это упрощает использование более быстрых решений для подключения, таких как 1.6T.

Факторы, определяющие развитие 1.6T

В связи с продолжающимся расширением крупномасштабных моделей и гипермасштабируемых центров обработки данных продукты, связанные с 1.6T, переживают период значительного роста. Среди них оптические модули 1.6T постепенно становятся ключевым компонентом вычислительной инфраструктуры следующего поколения. Их развитие обусловлено не одним фактором, а сочетанием нескольких факторов.

Растущий спрос на вычислительные мощности ИИ

Сценарии крупномасштабного обучения и вывода постоянно повышают требования к вычислительной мощности, тем самым увеличивая потребность в пропускной способности сети. В качестве примера можно привести серверы ИИ следующего поколения: потребность в высокоскоростных оптических соединениях в одной системе достигла высокого уровня. Например, сервер NVIDIA GB200 в конфигурации с максимальными характеристиками может потребовать десятки оптических модулей 1.6T. Такой масштаб развертывания напрямую стимулирует развитие отраслевой цепочки.

Непрерывная модернизация архитектуры центров обработки данных

Поставщики облачных услуг продолжают увеличивать инвестиции в центры обработки данных для ИИ, что приводит к использованию большей пропускной способности всей сетевой архитектурой. По мере развития технологий, Оптические модули 1.6T становятся незаменимыми компонентами, особенно в крупномасштабных кластерах ИИ и при модернизации сетей.

Рынок вступает в фазу ускоренного роста

С точки зрения рынка общий объем рынка оптических модулей для передачи данных вступил в фазу роста. За последние несколько лет мировой объем рынка продолжал расширяться, и ожидается, что в ближайшие годы сохранится высокий темп роста. В частности, в сегменте 1.6T спрос также быстро увеличивается и, как ожидается, в краткосрочной перспективе достигнет нескольких миллионов единиц, при этом рыночная стоимость будет расти одновременно. Согласно некоторым прогнозным моделям, этот масштаб может увеличиться еще больше, что демонстрирует значительный потенциал роста.

Обзор технологии 1.6T

ИИ, машинное обучение и высокопроизводительные вычисления непрерывно повышают требования к пропускной способности и задержке. В результате соединение 1.6T превратилось из «необязательного обновления» в очевидное направление развития. Однако удвоение пропускной способности также создает новое давление на энергопотребление, рассеивание тепла и интеграцию устройств.

Методы скорости передачи и модуляции

С точки зрения основных параметров 1.6T соответствует общей полосе пропускания 1600Gbps. В настоящее время основной подход к реализации основан на скорости 200G на канал и использовании 8 параллельных линий для объединения общей полосы пропускания (8×200G). Это также означает, что 200G/lane становится ключевым технологическим узлом на данном этапе.

Форм-факторы упаковки

Форм-факторы модулей значительно различаются. Больший размер OSFP-XD предоставляет больше возможностей для отвода тепла и конструктивного проектирования, позволяя использовать более сложные DSP и оптические двигатели. В настоящее время он занимает лидирующие позиции на рынке и является лучшим решением для устранения проблем высокого энергопотребления, связанных с 1.6T.

На этой скорости QSFP-DD испытывает трудности. Из-за своих габаритов он имеет небольшой запас по энергопотреблению и рассеиванию тепла и в настоящее время в основном рассматривается для нескольких сценариев на коротких расстояниях, поэтому общие перспективы его применения остаются несколько неопределёнными.

Эволюция дорожных карт оптических технологий

В сценариях передачи на средние и большие расстояния одномодовые решения остаются основным вариантом, а ключевые технологии в основном сосредоточены на выборе между EML и кремниевая фотоника (SiPh). EML, как более зрелое решение, обладает преимуществами в стабильности, тогда как кремниевая фотоника предлагает больший потенциал с точки зрения интеграции, энергопотребления и возможного контроля затрат, что делает ее ключевой областью инвестиций для крупных производителей.

Тем временем технологии тоже совершенствуются. Вот некоторые из этих технологий: LPO (оптический модуль с линейным прямым приводом) и CPO (оптика в общем корпусе). LPO уже переходит от теории к практике, тогда как CPO всё ещё находится на ранней стадии и, как ожидается, в ближайшие несколько лет постепенно войдёт в пилотные программы. Очевидно, что эти технологии призваны решить критически важную задачу поиска баланса между энергопотреблением и пропускной способностью в эпоху 1,6T.

Обзор и распределение оптических модулей 1.6T по отраслям

Having уточнил скорость, форму упаковки и ключевые оптические технологии 1.6T, следующий, более практичный вопрос заключается в следующем: как преобразовать эти технологии в конкретные формы продуктов? Различия в сочетаниях технологий и акцентах проектирования привели к появлению различных типов оптических модулей 1.6T, каждый из которых предусматривает компромиссы между энергопотреблением, рассеиванием тепла, дальностью передачи и стоимостью. Понимание этих форм продуктов помогает более наглядно представить текущее направление развития технологии 1.6T.

Типы оптических модулей и структура размещения производителей

С точки зрения рыночного распределения различные типы оптических модулей 1.6T часто соответствуют разным сценариям применения. Например, решения для межсоединений на коротких расстояниях с высокой пропускной способностью ориентированы на плотность портов и скорость, тогда как сценарии со средними и большими расстояниями в большей степени сфокусированы на энергопотреблении и стабильности передачи. Основываясь на собственных технологических наработках и позиционировании на рынке, ведущие производители демонстрируют дифференцированный подход к планированию продукции, параллельно разрабатывая различные продукты: от высокоплотных решений для межсоединений на коротких расстояниях до одномодовых решений с низким энергопотреблением.

Это распределение наглядно показывает выбор производителями технологических направлений. Оно также свидетельствует о том, что рынок 1.6T все еще меняется, а различные решения продолжают проходить испытания.

Взаимодополняющая роль кабельных решений

Кабели в системе 1.6T столь же важны, как и сами оптические модули. Конструкция высокоскоростного оптоволоконного или медного кабеля напрямую влияет на пропускную способность системы, задержку в канале и общее энергопотребление. Очевидно, что некоторые производители разрабатывают кабельную продукцию, связанную с 1.6T, чтобы дополнять оптические модули и предоставлять более полные решения для межсоединений в различных сценариях.

Ключевая поддержка со стороны вышестоящих оптических чипов

Технология оптических чипов играет фундаментальную роль в общей производительности на последующих этапах. На этапе 1.6T высокоскоростные модуляторы, решения на основе кремниевой фотоники и EML-лазеры напрямую влияют на пропускную способность, энергопотребление и дальность передачи модуля. Крупные производители оптических чипов выпускают решения для различных сценариев применения, чтобы поддерживать требования к межсоединениям с более высокими характеристиками в этих ключевых компонентах.

От чипов к модулям, а затем к общей координации на системном уровне постепенно сформировалась относительно полная структура промышленной цепочки, что также отражает непрерывное внедрение технологии 1.6T в сценарии ИИ и высокопроизводительных вычислений.

Основные группы клиентов для спроса на 1.6T

В настоящее время основные факторы, стимулирующие развитие вычислительной мощности 1.6T, сосредоточены главным образом среди потребителей вычислительных ресурсов, представленных центрами обработки данных с ИИ, а суперкомпьютерные системы отдают приоритет плотности пропускной способности и характеристикам задержки.

Потребители вычислительных мощностей, представленные крупными поставщиками облачных услуг и платформами ИИ, постоянно повышают свои требования к сетевому взаимодействию. Такие компании, как OpenAI, Microsoft, Google, Meta, Amazon, а также отечественные игроки, такие как Alibaba, Tencent и ByteDance, постоянно увеличивают инвестиции в создание инфраструктуры ИИ.

Например, в публично раскрытых планах Meta упоминается, что ее центры обработки данных нового поколения будут использовать кластерную конструкцию на уровне стоек, что значительно повысит зависимость от высокоскоростных соединений. Например, Microsoft и OpenAI продвигают строительство вычислительных платформ сверхбольшого масштаба для обучения крупномасштабных моделей нового поколения, что почти неизбежно приведет к внедрению сетевых соединений с более высокими характеристиками. Кластеры TPU Google и система инстансов, соответствующая самостоятельно разработанным чипам AWS, также постоянно повышают требования к пропускной способности. По сути, эти сценарии создают практическое пространство применения для 1.6T.

В целом этим клиентам необходимы высокая пропускная способность и низкая задержка, что проще всего приводит к необходимости модернизации оптических модулей, кабелей и сопутствующих микросхем.

Будущие тенденции и текущие проблемы

Направление технологического развития

Более высокие скорости остаются основной тенденцией. Хотя технология 1.6T постепенно внедряется, более высокие спецификации, такие как 3.2T, уже находятся на стадии НИОКР. Общие темпы не замедлились, а продолжают ускоряться, чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос на передачу данных.

Давление также очевидно с точки зрения стоимости. Медные кабельные решения всегда были дешевле на коротких расстояниях. Это вынудило производителей оптических модулей уделять больше внимания контролю затрат, а также производительности. Самое важное — «снизить затраты без существенного влияния на производительность». Это включает такие меры, как повышение эффективности процессов, управление цепочками поставок и выбор оптимальных технологических маршрутов.

Область применения также постепенно расширяется. Помимо традиционных центров обработки данных и сценариев ИИ, оптические модули начинают использоваться в автомобильных коммуникациях, сетях 5G и некоторых более узких междисциплинарных областях. Формы продуктов становятся более разнообразными, постепенно появляются и более интегрированные решения.

Влияние на отрасль и темпы развития

По мере прояснения технологического пути и ускорения сотрудничества в цепочке поставок 1.6T становится не просто узлом простого обновления пропускной способности, но и незаметно меняет отраслевой ландшафт. Производители, обладающие технологическим заделом и возможностями массового производства, с большей вероятностью увеличат отрыв, а концентрация рынка может еще больше возрасти. Одновременно будут стимулироваться и поставщики компонентов и микросхем. Развитие 1.6T предъявляет более высокие требования к ключевым оптическим компонентам, что, в свою очередь, способствует прорывам в связанных технологиях. Эти изменения затем отражаются на системной стороне, например на темпах строительства центров обработки данных и внедрения приложений искусственного интеллекта.

В настоящее время 1.6T все еще находится на этапе перехода от использования небольшим числом пользователей к широкому применению. По мере роста рынка ожидается, что в ближайшие несколько лет эта спецификация будет использоваться все чаще, что будет способствовать дальнейшему развитию оптической связи.

Потенциальные риски и неопределённости

Несмотря на признание потенциала роста 1.6T, нельзя игнорировать некоторые практические риски. Эти факторы в определенной степени повлияют на скорость развития технологий и прибыльность рынка.

В настоящее время экосистема, в основном состоящая из подключаемых решений, достаточно стабильна. Однако более широкое внедрение новых форматов, таких как CPO, может повлиять на существующие технологические направления. Когда отрасль меняет приоритеты, потребуется корректировать инвестиции и структуру цепочек поставок. Такие изменения часто происходят быстро и напрямую влияют на отрасль.

С увеличением числа участвующих производителей ценовое давление практически неизбежно. Если обратиться к существующему рынку 800G, цены снижаются год от года. Цены на 1.6T в настоящее время все еще относительно высоки, но с ростом производственных мощностей и масштабов снижение цены является лишь вопросом времени, а конкуренция между производителями соответственно усилится.

На уровне ключевых компонентов некоторые высокопроизводительные оптические чипы по-прежнему зависят от внешних поставщиков, например компоненты, связанные с 200G PAM4. Колебания внешней среды могут повлиять на поставки, создав давление на сроки поставки и контроль затрат.

Текущий рынок во многом зависит от нескольких крупных клиентов, особенно крупных поставщиков облачных услуг в Северной Америке. Изменения в способах закупок этих клиентов или во внешней среде могут привести к значительным колебаниям количества заказов. Это напрямую повлияет на эффективность работы производителей.

Заключение 

По мере масштабирования обучения и вывода ИИ требования к пропускной способности и энергоэффективности в гипермасштабируемых центрах обработки данных также растут. Оптические модули 1.6T постепенно становятся ключевым элементом оптической системы межсоединений следующего поколения. С точки зрения технологической эволюции отрасль стремится найти новый баланс между более высокими скоростями, меньшим энергопотреблением и стоимостью, сосредоточившись на интеграции OSFP-XD, CPO и кремниевой фотоники.

Судя по темпам развертывания, в следующие два-три года, по мере стабилизации технологии и ускорения наращивания производственных мощностей, ожидается быстрое внедрение 1.6T в кластерах ИИ, облачных центрах обработки данных и сценариях высокопроизводительных вычислений. Общая тенденция вполне очевидна—это не только естественное продолжение 800G, но и реалистичный выбор для обеспечения высокоскоростных межсоединений в эпоху ИИ.

Настоящая водоразделная черта может заключаться не в том, «кто первым создаст это», а в том, кто сможет удерживать производительность, стоимость и масштаб в относительно приемлемых пределах. В этом отношении такие производители, как QSFPTEK, уже внедряют оптические модули 1.6T и соответствующие продукты межсоединения, стремясь найти более подходящий баланс между широкополосным подключением и созданием инфраструктуры для поддержки дальнейшего расширения платформ вычислений ИИ.