Modulele de fibră optică sunt fabricate în întreaga lume

 

Realitatea Shenzhen Nimeni nu pune în prezentări la târguri

 

Zburați în Shenzhen Bao'an, luați un taxi până la Longhua sau Dalang și veți trece pe lângă mai multe fabrici de transceiver optice în patruzeci de minute decât există în toată Europa la un loc. Densitatea este absurdă. Am numărat șaptesprezece producători separati de SFP pe o rază de doi-kilometri de hotelul meu în timpul unei călătorii de aprovizionare. Şaptesprezece. Unele ocupă parcuri industriale întregi. Alții împart un singur etaj al unei clădiri nedescrise cu o operație de turnare prin injecție și o companie care produce lumini LED de Crăciun.

Aici apare volumul. Undeva, între 60 și 70 la sută din transceiver-urile optice conectabile din lume sunt expediate din provincia Guangdong. Numărul exact depinde de modul în care numărați-modulele finite față de subansambluri față de kiturile de componente goale-dar amploarea nu este controversată.

Fabricile variază de la operațiuni cu adevărat-de clasă mondială, cu camere curate de clasă 10K și dispozitive de lipire automate cu matriță, până la magazine în care am urmărit lucrătorii mânând-diode laser folosind pensete sub un microscop stereo. Ambele tipuri expediază produse care trec aceleași teste de conformitate. Diferența apare optsprezece luni mai târziu în ratele de eșec în câmp, dar până atunci modulul este problema altcuiva.

 

De ce Japonia încă contează mai mult decât recunoaște oricine

 

Iată ce lasă deoparte hărțile lanțului de aprovizionare: componentele semiconductoare compuși critice-fotonii-emițători și biții-de detectare a fotonilor-încă mai curg predominant din Japonia.

Sumitomo Electric. Mitsubishi Electric. Operațiunile japoneze ale Lumentum. Moștenirea lui Coherent II-VI fab în Toyama. Aceste facilități produc cipuri laser DFB, transmițătoare EML și fotodiode-de mare viteză pe care asamblatorii chinezi nu le pot reproduce încă la niveluri de performanță echivalente. EML-urile nerăcite de 1310 nm care rulează în modulele 400G-DR4 ale hiperscalerului dvs.? Covârșitor de siliciu japonez. Laserele cu pompă-de mare putere din EDFA-urile dvs.? Japonez. Fotodiodele de avalanșă din OTDR-ul tău? Japonez.

Decalajul științei materialelor este real. Creșterea straturilor epitaxiale de fosfură de indiu cu uniformitatea necesară pentru grătarele DFB cu randament ridicat- necesită zeci de ani de cunoștințe instituționale care nu se transferă prin IP dobândit sau ingineri angajați. Rețetele de reactoare MOCVD sunt proprietare până la debitele de gaz și profilele de temperatură. Cunoștințele tacite trăiesc în capul inginerilor de proces care au folosit aceleași instrumente timp de douăzeci de ani.

Am petrecut o dată trei zile la o fabrică de laser japonez. Am văzut un tehnician respingând o întreagă placă, deoarece spectrul de fotoluminiscență a arătat o schimbare a lungimii de undă de 2 nm față de țintă. Doi nanometri. Napolitana probabil ar fi dat dispozitive funcționale. Dar „funcțională” nu a fost specificația-„în cadrul specificațiilor la -40 de grade peste 20 de ani” a fost specificația, iar acea schimbare de 2 nm a sugerat că ceva s-a deplasat în procesul de creștere.

Nu construiți acea cultură în cinci ani.

 

Jocul Component Shell

 

Urmăriți piesele reale printr-un transceiver optic „made in China” și veți găsi o lecție de geografie.

Diode laser: Japonia, cu o concurență crescândă din partea furnizorilor autohtoni chinezi, cum ar fi Accelink, pentru piese cu viteză mai mică-. Diferența de performanță la 25G PAM4 și mai sus rămâne semnificativă.

Driver și circuite integrate TIA: Taiwan domină prin procesele fotonice-adiacente ale TSMC și prin casele de proiectare fără fabule din Hsinchu. Semtech, Macom și Broadcom sunt toate înregistrate. China încearcă să construiască alternative interne de un deceniu cu succes limitat-numai instrumentele EDA creează lanțuri de dependență.

Izolatoare optice și circulatoare: în cea mai mare parte chineză acum. Casix, operațiunile chineze ale Agiltron și o duzină de jucători mai mici din Fuzhou au comercializat în esență aceste componente. Calitatea este bună pentru datacom.

Unități și ferule de matrice de fibră: producția de precizie japoneză este în continuare lider pentru ferule MT cu toleranță -strânsă. Furnizorii chinezi gestionează volumul pe conectorii LC/SC standard.

Pachete și suporturi ceramice: împărțite între specialiști japonezi precum Kyocera și producătorii chinezi de volum. Cerințele de management termic pentru transmițătoarele de-putere mare favorizează în continuare sursele japoneze.

PCB-uri și circuite flexibile: Taiwan și China continentală, cu unele plăci de-înaltă frecvență specializate de la furnizori japonezi.

 

Confuzia tarifară

 

Tarifele din 2018 au remodelat geografia de producție a industriei în moduri care încă se desfășoară.

Înainte de Secțiunea 301, calculul era simplu: fabricarea în China contra cost, livrarea în lume. Hyperscalers și întreprinderile cumpărate prin distribuție sau direct, au plătit prețul Chinei și nu s-au gândit prea mult la țara de origine.

Apoi au aterizat tarifele de 25%. Dintr-o dată, fiecare manager de achiziții a trebuit să înțeleagă diferența dintre codurile HTS, regulile substanțiale de transformare și ce reprezintă exact „producție” versus „asamblare” în ochii CBP.

Răspunsul inițial a fost haos. Cunosc companii care literalmente au transportat aer-module parțial asamblate în Mexic pentru montarea finală, au lipit etichetele „Asamblat în Mexic” pe ele și au sperat ca excluderea tarifelor să fie menținută. Unii au scapat cu asta. Unii nu au făcut-o. Aplicarea a fost-și rămâne-inconsecventă.

Jucătorii mai sofisticați și-au stabilit prezența reală a producției în locații cu tarif-prielnice. Vietnamul a atras investiții semnificative. Malaezia s-a revărsat. Thailanda a avut câteva operații. Innolight a deschis o unitate în Tijuana. FS a dezvoltat capacitatea mexicană.

Dar iată lucrul despre care nimeni nu vorbește: lanțurile de aprovizionare cu componente nu s-au mișcat. Diodele laser încă provin din Japonia. Circuitele integrate pentru drivere provin încă din Taiwan. Optica pasivă încă provine din China. Efectuarea asamblarii finale în Vietnam nu elimină expunerea Chinei-ci adaugă doar un hop logistic și o durere de cap de conformitate.

Hyperscalers au învățat să trăiască cu asta. Au echipe de achiziții care nu fac altceva decât să gestioneze expunerea la tarife. Cumpărătorii mai mici au fost strânși.

 

Ce se întâmplă de fapt în camera curată

 

Majoritatea conținutului transceiver-ului optic pe care îl veți citi trece peste procesul real de fabricație. Videoclipurile lucioase ale turului fabricii arată roboți și echipamente strălucitoare. Realitatea este mai complicată.

Lipirea matrițelor: laserul sau cipul VCSEL se atașează la o montură secundară folosind lipire eutectică-de obicei, staniu de aur-la 280 de grade -sau epoxid conductiv. Precizia plasării contează. Pentru laserele cu emisie-de margini, aveți nevoie de o aliniere laterală în câțiva microni pentru a lovi miezul fibrei. Pentru VCSEL care vorbesc cu fibră multimodală, toleranțele sunt mai slabe, dar plasați mai mulți emițători într-o matrice.

Am văzut operatori experimentați care au obținut randamente de la prima-pasare de peste 95% la lipirea matrițelor. Am văzut, de asemenea, operatori mai puțin experimentați distrugând barele laser scumpe prin supraîncălzirea lor în timpul refluxului. Diferența este atingerea, recunoașterea modelului, știind când îmbinarea de lipit arată corect față de când ceva nu a mers prost.

Lipirea firelor: firele de aur sau de aluminiu conectează matrița la urmele circuitului. Pentru conexiunile RF-critice-căile de semnal-de viteză mare de la driver la modulator-utilizați legătura cu bandă pentru a reduce inductanța. Obligațiunile de sârmă par banale, dar sunt un limitator major al randamentului. Un tampon de legătură contaminat, o buclă greșită care scurtează la următoarea urmă, iar modulul eșuează testul final.

Atașarea fibrelor: obținerea luminii de la laser în fibră necesită o precizie de aliniere care se limitează la absurd. Sistemele de aliniere activă conduc fibra la poziția care maximizează puterea cuplată, apoi epoxidiciul cu întărire UV-îngheață totul pe loc. Epoxidul se micșorează ușor în timpul întăririi. Inginerii de proces buni compensează. Inginerii răi de proces se întreabă de ce le-au scăzut randamentele.

Etanșare ermetică: modulele de-înaltă fiabilitate sunt sigilate sub azot uscat într-o cutie de metal cu fereastră. Sigiliul trebuie să se mențină timp de 20 de ani într-un mediu de telecomunicații. Sudarea cusăturii sau sudarea prin rezistență face treaba. Sudarea cu laser este mai rapidă, dar introduce stres termic.

Fiecare dintre acești pași poate fi automatizat, semi-sau executat manual. Costurile echipamentelor se ridică în mod corespunzător. O linie de producție 400G complet automatizată are opt cifre. O linie manuală poate fi configurată pentru mai puțin de 500.000 USD. Ambele produc module de lucru. Diferența se manifestă în consistență, debit și fiabilitate-pe termen lung.

 

 

Testarea este locul în care colțurile sunt tăiate

 

Un transceiver optic testat corespunzător trece printr-o mănușă:

Testare parametrică la temperatura camerei: putere optică, raport de stingere, sensibilitate receptor, conformitate cu diagrama ochilor. Acestea sunt mizele de masă. Toată lumea face asta.

Ciclul temperaturii: executați aceleași teste la -40 de grade , +85 grade și mai multe puncte între ele. Aici eșuează unitățile marginale. Curentul de prag al laserului se schimbă cu temperatura. Tensiunile de dilatare termică provoacă legături ale matriței. Sensibilitatea receptorului se degradează pe măsură ce crește curentul de întuneric al fotodiodei.

Ardere-: rulați modulele la temperatură ridicată în condiții de trafic continuu timp de 24, 48 sau 168 de ore, în funcție de cerințele clienților. Eșecurile mortalității infantile apar în primele câteva sute de ore. Prinderea lor înainte de expediere este mai ieftină decât capturarea lor în centrul de date.

Iată problema: testarea costă bani și necesită timp. Camerele de temperatură nu sunt libere. Arderea-in consumă spațiu. Fiecare oră în care un modul este testat este o oră în care nu se livrează.

Presiunea pentru reducerea timpului de testare este constantă. Un modul care are nevoie de 168-ore de ardere-, dar are în schimb 24 de ore, probabil că va funcționa bine. Probabil. Distribuția defecțiunilor se schimbă-în loc să eșueze în fabrica dvs., unitățile puțin proaste se defectează în rack-ul clientului trei luni mai târziu.

Am văzut că acoperirea testelor variază cu un ordin de mărime între furnizorii care susțin niveluri de calitate echivalente. Specificația clientului spune „inregistrare-necesară”. Nu spune pentru cât timp, sau la ce temperatură sau sub ce tip de trafic.

Întrebați furnizorul dvs. cum arată de fapt acoperirea lor de testare. Majoritatea nu vor răspunde sincer. Cei care vor sunt de obicei cei de la care doriți să cumpărați.

 

Piața de module compatibile

 

Furnizorii majori de switch-uri-Cisco, Arista, Juniper-percetează prime substanțiale pentru modulele lor optice de marcă. Un 100G-LR4 Cisco-l-ar putea fi afișat la 3.500 USD. Un echivalent „compatibil” de la un asamblator Shenzhen costă 300-600 USD.

Modulele folosesc componente identice sau aproape{0}}identice. Diodele laser provin de la aceiași furnizori japonezi. Circuitele integrate ale driverului sunt aceleași părți Semtech. Diferența este: modulul OEM a trecut prin programul de calificare al furnizorului și modulul compatibil nu.

Unele module compatibile funcționează impecabil ani de zile. Unele eșuează în moduri care sunt enervante, dar ușor de gestionat. Unele eșuează în moduri care distrug o rețea de producție la ora 2 AM și creează indicarea-de degetul între TAC-ul furnizorului dvs. de comutare și reprezentantul de vânzări al furnizorului dvs. de module.

Modul de defecțiune pe care l-am văzut cel mai des: managementul termic în condiții de funcționare susținută cu lățime de bandă mare-. Modulul funcționează bine în laborator. Funcționează bine pentru prima lună de producție. Apoi vine vara, centrul de date se încălzește cu câteva grade, modulul funcționează cu 3 grade mai mult decât marginea de proiectare, iar laserul îmbătrânește prematur.

Puteți evita cele mai multe dintre acestea cumpărând de la furnizori terți de renume-și efectuând propriile teste de calificare. Economiile de costuri se adaugă peste mii de module. Dar trebuie să faci de fapt testarea, nu doar să presupui că fișa de specificații spune adevărul.

 

 

Cine face ce unde: un ghid aspru

 

Ce înseamnă 800G și CPO pentru geografie

 

Trecerea la 800G schimbă lucrurile. Densitatea de putere crește. Provocările termice se înmulțesc. Complexitatea DSP crește.

La 800G, marjele de integritate a semnalului sunt subțiri-bici. PAM4 la 100+ gigabaud pe bandă necesită implementări DSP pe care doar câteva companii le pot executa. Marvell. Broadcom. Credo. Poate unul sau doi jucători chinezi din generația următoare.

Implicația: 800G consolidează capacitatea de proiectare în mai puține mâini, chiar dacă ansamblul rămâne distribuit. Puteți încă construi module 800G în Shenzhen, dar cumpărați siliciul de la un mic oligopol de furnizori.

Optica co-ambalată merge mai departe. Când funcția transceiver se integrează în pachetul ASIC de comutare, producția trece de la fabricile de module la fabricile de semiconductori. TSMC și Intel devin blocajul, nu parcul industrial Longhua.

Este la câțiva ani distanță de implementarea generală. Dar vine. Și va restructura cine face ce unde în moduri care nu sunt încă evidente.

 

Sfaturi practice pentru persoanele care cumpără aceste lucruri

 

Dacă implementați mii de module pe an:

Calificați mai mulți furnizori. Situația tarifară se poate schimba. Furnizorii pot ieși de pe piață. Riscul cu o singură-sursă este real și vă va mușca în cele din urmă.

Testează de fapt calitatea primită. Nu aveți încredere doar în certificatul de conformitate al vânzătorului. Rulați un eșantion prin propria configurație de testare. Urmăriți ratele de eșec în funcție de furnizor, de cod de dată, de lot.

Înțelegeți de unde provin componentele. Modulul dvs. „-fabricat în SUA” ar putea avea componente critice din China. Modulul dvs. „China-gratuit” s-ar putea să nu fie la fel de gratuit-China precum susține reprezentantul de vânzări. Lanțurile de aprovizionare sunt opace, iar stimulentele pentru a ascunde originea sunt semnificative.

Dacă executați o operațiune mai mică:

Cumpărați de la furnizori-terți consacrați cu echipe reale de inginerie, nu de la companii comerciale care rebrandă ceea ce este cel mai ieftin săptămâna aceasta. Diferența de preț dintre bun și sketch este poate de 20%. Diferența de fiabilitate este infinită atunci când depanați clapele de legătură la 3 AM.

Pentru toată lumea:

Geografia producției contează mai puțin decât calitatea producției. O fabrică-bun condusă din Shenzhen produce module mai bune decât o fabrică-prost condusă din America. Judecă furnizorii după procesele lor, acoperirea lor de testare, ratele lor de eșec pe teren-nu după steag de pe materialele lor de marketing.

Tehnologia funcționează. Miliarde de module sunt livrate în fiecare an, iar marea majoritate funcționează exact așa cum este specificat. Provocarea este găsirea furnizorilor al căror „exact așa cum este specificat” include cazurile de colț pe care le va întâlni în cele din urmă rețeaua dvs.