Moduly optických vláken jsou vyráběny po celém světě

 

Realita Shenzhen, kterou nikdo nevkládá do prezentací na veletrhu

 

Zaleťte do Shenzhen Bao'an, vezměte si taxi do Longhua nebo Dalangu a za čtyřicet minut projdete více továren na optické transceivery, než kolik jich existuje v celé Evropě dohromady. Hustota je absurdní. Během jednoho výletu jsem napočítal sedmnáct samostatných výrobců SFP v okruhu dvou-kilometrů od mého hotelu. Sedmnáct. Některé zabírají celé průmyslové parky. Ostatní sdílejí jedno patro nenápadné budovy s provozem vstřikování a firmou vyrábějící vánoční LED osvětlení.

Zde dochází k hlasitosti. Někde mezi 60 a 70 procenty světových zásuvných optických transceiverů je dodáváno z provincie Guangdong. Přesný počet závisí na tom, jak počítáte-dokončené moduly versus podsestavy versus sady samotných komponent-, ale velikost není kontroverzní.

Továrny sahají od skutečně světových-provozů s čistými prostory třídy 10K a automatizovanými lisovnami až po obchody, kde jsem pozoroval pracovníky, jak-umisťují laserové diody pomocí pinzety pod stereomikroskop. Oba typy dodávají produkt, který prošel stejnými testy shody. Rozdíl se projeví o osmnáct měsíců později v četnosti poruch v terénu, ale v té době je modul problémem někoho jiného.

 

Proč na Japonsku stále záleží víc, než kdokoli připouští

 

Zde je to, co mapy dodavatelského řetězce opomíjejí: kritické složené polovodičové komponenty-skutečné fotony-vyzařující a fotonové-detekce- bitů stále proudí převážně z Japonska.

Sumitomo Electric. Mitsubishi Electric. Japonské operace Lumentum. Fab Coherent II-VI v Toyamě. Tato zařízení vyrábějí laserové čipy DFB, vysílače EML a vysokorychlostní -fotodiody, které čínští montéři zatím nedokážou replikovat na ekvivalentní výkonnostní úrovni. 1310nm nechlazené EML běžící v 400G-modulech DR4 vašeho hyperscaleru? Převážně japonský křemík. Vysokovýkonné{12}}čerpadlové lasery ve vašich EDFA? Japonský. Lavinové fotodiody ve vašem OTDR? Japonský.

Propast ve vědě o materiálu je skutečná. Pěstování epitaxních vrstev fosfidu india s uniformitou požadovanou pro mřížky DFB s vysokým{1}}výtěžkem vyžaduje desetiletí institucionálních znalostí, které se nepřenášejí prostřednictvím získaného IP nebo najatých inženýrů. Receptury reaktoru MOCVD jsou chráněny až po rychlost průtoku plynu a teplotní profily. Tiché znalosti žijí v hlavách procesních inženýrů, kteří používají stejné nástroje již dvacet let.

Jednou jsem strávil tři dny v japonské laserové továrně. Sledovali jsme, jak technik odmítal celý plátek, protože fotoluminiscenční spektrum vykazovalo 2nm posun vlnové délky od cíle. Dva nanometry. Oplatka by pravděpodobně poskytla funkční zařízení. Specifikace však nebyla „funkční“{{5}„v rámci specifikace při -40 stupních za 20 let“ byla specifikace a tento 2nm posun naznačoval, že se v procesu růstu něco posunulo.

Tu kulturu nevybudujete za pět let.

 

Hra Component Shell

 

Sledujte skutečné části prostřednictvím optického transceiveru „made in China“ a najdete lekci zeměpisu.

Laserové diody: Japonsko se zvyšující se konkurencí ze strany čínských domácích dodavatelů, jako je Accelink, u součástek s nižší rychlostí-. Rozdíl ve výkonu u 25G PAM4 a výše zůstává významný.

Ovladač a integrované obvody TIA: Tchaj-wan dominuje prostřednictvím fotonických{0}}procesů TSMC a famózních návrhářských domů v Hsinchu. Semtech, Macom a Broadcom tam jsou všechny pásky. Čína se již deset let s omezeným úspěchem snaží budovat domácí alternativy-samotné nástroje EDA vytvářejí řetězce závislosti.

Optické izolátory a oběhová čerpadla: Nyní převážně čínské. Casix, čínské operace Agiltronu a tucet menších hráčů ve Fuzhou tyto komponenty v podstatě komoditizovali. Kvalita je pro datacom v pořádku.

Jednotky vláknových polí a objímky: Japonská precizní výroba stále vede u objímek MT s-těsnou tolerancí. Čínští dodavatelé zvládají objem na standardních LC/SC konektorech.

Keramické balíčky a podpěry: Rozdělení mezi japonské specialisty, jako je Kyocera, a čínské velkovýrobce. Požadavky na řízení teploty u vysílačů s vysokým{1}}výkonem stále upřednostňují japonské zdroje.

Plošné spoje a ohebné obvody: Tchaj-wan a pevninská Čína, s některými speciálními vysokofrekvenčními-deskami od japonských dodavatelů.

 

Tarifní tahanice

 

Cla z roku 2018 přetvořila výrobní geografii odvětví způsobem, který se stále hraje.

Před sekcí 301 byl výpočet jednoduchý: výroba v Číně za cenu, odeslání do světa. Hyperscalery a podniky nakupovaly prostřednictvím distribuce nebo přímo, zaplatily čínskou cenu a příliš nepřemýšlely o zemi původu.

Pak přistála 25% cla. Najednou každý manažer nákupu potřeboval pochopit rozdíl mezi HTS kódy, podstatnými transformačními pravidly a tím, co přesně v očích CBP tvoří „výroba“ versus „montáž“.

První reakcí byl chaos. Znám společnosti, které doslova vzduchem-dopravovaly částečně smontované moduly do Mexika ke konečnému sestavení, nalepily na ně štítky „Smontováno v Mexiku“ a doufaly, že vynětí z tarifů bude platit. Některým to prošlo. Někteří ne. Vymáhání bylo-a zůstává-nekonzistentní.

Sofistikovanější hráči si vybudovali skutečnou výrobní přítomnost v tarifně{0}}příznivých lokalitách. Vietnam přilákal značné investice. Malajsie zaznamenala určitý přepad. Thajsko má několik operací. Innolight otevřela zařízení v Tijuaně. FS vybudovala mexickou kapacitu.

Ale tady je věc, o které nikdo nemluví: dodavatelské řetězce komponent se nepohnuly. Laserové diody stále pocházejí z Japonska. IC ovladače stále pocházejí z Tchaj-wanu. Pasivní optika stále pochází z Číny. Provádění finální montáže ve Vietnamu nevylučuje vystavení se Číně-jen přidává logistické problémy a bolení hlavy s dodržováním předpisů.

Hyperscaleři se s tím naučili žít. Mají nákupní týmy, které nedělají nic jiného, ​​než že řídí tarifní expozici. Menší kupci byli zmáčknuti.

 

Co se vlastně děje uvnitř čisté místnosti

 

Většina obsahu optického transceiveru, který si přečtete, popisuje skutečný výrobní proces. Nablýskaná videa z prohlídky továrny ukazují roboty a nablýskané vybavení. Realita je složitější.

Lepení pomocí matrice: Laser nebo čip VCSEL se připojuje k podsedáku pomocí eutektické pájky-obvykle zlatého{1}}cínu při 280 stupních -nebo vodivého epoxidu. Na přesnosti umístění záleží. U okrajových- laserů potřebujete boční vyrovnání v rozmezí několika mikronů, abyste zasáhli jádro vlákna. Pro VCSEL mluvící s multimodovým vláknem jsou tolerance volnější, ale umístíte více emitorů do pole.

Viděl jsem, že zkušení operátoři dosáhli při prvním{0}}průchodu výtěžnosti přes 95 % při lepení pomocí matrice. Také jsem pozoroval méně zkušené operátory, jak ničí drahé laserové lišty přehříváním při přetavování. Rozdíl je v dotyku, rozpoznávání vzorů, ví, kdy pájený spoj vypadá správně, a kdy se něco pokazilo.

Spojování vodičů: Zlaté nebo hliníkové vodiče spojují matrici se stopami obvodu. Pro vysokofrekvenční-kritická připojení-vysokorychlostní{3}}cesty signálu od ovladače k ​​modulátoru-používáte páskové propojení ke snížení indukčnosti. Drátové dluhopisy vypadají triviálně, ale jsou hlavním omezovačem výnosů. Jedna kontaminovaná lepicí podložka, jedna špatně umístěná smyčka, která zkratuje další stopu, a modul neprojde závěrečným testem.

Připojení vlákna: Dostat světlo z laseru do vlákna vyžaduje přesnost vyrovnání, která hraničí s absurditou. Aktivní zarovnávací systémy nasměrují vlákno do polohy, která maximalizuje spřažený výkon, poté UV-vytvrzovací epoxid vše zmrazí na místě. Epoxid se během vytvrzování mírně smršťuje. Dobří procesní inženýři kompenzují. Špatní procesní inženýři se diví, proč jejich výnosy klesly.

Hermetické utěsnění: Moduly s vysokou{0}}spolehlivostí se utěsní pod suchým dusíkem v kovové plechovce s okénkem. Pečeť musí v telekomunikačním prostředí vydržet 20 let. Svařování švem nebo odporové svařování dělá svou práci. Laserové svařování je rychlejší, ale přináší tepelné namáhání.

Každý z těchto kroků může být automatický, polo{0}}automatizovaný nebo ručně. Náklady na vybavení se odpovídajícím způsobem mění. Plně automatizovaná výrobní linka 400G má osm číslic. Ruční linku lze nastavit za méně než 500 000 $. Oba vyrábějí pracovní moduly. Rozdíl se projevuje v konzistenci, propustnosti a-dlouhodobé spolehlivosti.

 

 

Testování je místo, kde se řežou rohy

 

Správně otestovaný optický transceiver projde rukavicí:

Parametrické testování při pokojové teplotě: optický výkon, extinkční poměr, citlivost přijímače, poddajnost masky očního diagramu. Toto jsou sázky na stůl. Každý to dělá.

Teplotní cyklování: proveďte stejné testy při -40 stupních , +85 stupních a několika bodech mezi nimi. Zde selhávají okrajové jednotky. Prahový proud laseru se mění s teplotou. Tepelná roztažnost namáhá vazby. Citlivost přijímače se snižuje s rostoucím temným proudem fotodiody.

Zapálení-: Spouštějte moduly při zvýšené teplotě a nepřetržitém provozu po dobu 24, 48 nebo 168 hodin v závislosti na požadavcích zákazníka. K selhání kojenecké úmrtnosti dochází během prvních několika set hodin. Jejich zachycení před odesláním je levnější než jejich odchyt v datovém centru.

Zde je problém: testování stojí peníze a vyžaduje čas. Teplotní komory nejsou zadarmo. Zapálení-zabírá podlahovou plochu. Každá hodina, kdy modul sedí v testu, je hodina, kdy není odeslán.

Tlak na zkrácení doby testu je konstantní. Modul, který potřebuje 168{2}}hodin vypalování-, ale místo toho má 24 hodin, bude pravděpodobně fungovat dobře. Pravděpodobně. Distribuce poruch se posouvá-namísto selhání ve vaší továrně, okrajově špatné jednotky se o tři měsíce později porouchají v zákazníkově stojanu.

Viděl jsem, že se pokrytí testů u různých dodavatelů, kteří tvrdí, že mají stejnou úroveň kvality, liší o řád. Ve specifikaci zákazníka je uvedeno „vyžadováno vypálení{1}}“. Neříká, jak dlouho, při jaké teplotě nebo při jakém provozu.

Zeptejte se svého dodavatele, jak skutečně vypadá jejich testovací pokrytí. Většina neodpoví upřímně. Ti, kteří budou, jsou obvykle ti, od kterých chcete nakupovat.

 

Trh kompatibilních modulů

 

Hlavní dodavatelé přepínačů-Cisco, Arista, Juniper- účtují za své značkové optické moduly značné prémie. Cisco-značkový 100G-LR4 by mohl stát 3 500 $. "Kompatibilní" ekvivalent z assembleru Shenzhen stojí 300-600 $.

Moduly používají identické nebo téměř{0} identické komponenty. Laserové diody pocházejí od stejných japonských dodavatelů. IC ovladače jsou stejné části Semtech. Rozdíl je v tom, že modul OEM prošel kvalifikačním programem dodavatele a kompatibilní modul nikoli.

Některé kompatibilní moduly fungují bezchybně roky. Některé selžou způsoby, které jsou otravné, ale zvládnutelné. Některé selžou tak, že ve 2 hodiny ráno zničí produkční síť a vytvoří prst-mezi TAC vašeho dodavatele přepínačů a obchodního zástupce vašeho dodavatele modulů.

Režim selhání, se kterým jsem se vídal nejčastěji: řízení teploty při trvalém provozu s vysokou-šířkou pásma. Modul v laboratoři funguje dobře. První měsíc ve výrobě funguje dobře. Pak udeří léto, datové centrum je o několik stupňů teplejší, modul je o 3 stupně teplejší, než je návrhová rezerva, a laser předčasně stárne.

Většině z toho se můžete vyhnout tím, že nakoupíte od renomovaných-dodavatelů třetích stran a provedete si vlastní kvalifikační testy. Úspora nákladů se skládá z tisíců modulů. Ale musíte skutečně provést testování, nejen předpokládat, že technický list říká pravdu.

 

 

Kdo dělá co kde: hrubý průvodce

 

Co znamená 800G a CPO pro geografii

 

Přechod na 800G věci mění. Hustota výkonu se zvyšuje. Tepelné problémy se množí. Složitost DSP stoupá.

Při 800G jsou okraje integrity signálu jako břitva-tenké. PAM4 s rychlostí 100+ gigabaudů na jízdní pruh vyžaduje implementace DSP, které dokáže realizovat jen několik společností. Marvell. Broadcom. Krédo. Možná jeden nebo dva čínští hráči v příští generaci.

Důsledek: 800G konsoliduje možnosti návrhu do menšího počtu rukou, i když sestava zůstává distribuována. Stále můžete stavět 800G moduly v Shenzhenu, ale kupujete křemík od malého oligopolu dodavatelů.

Spolu{0}}balená optika posouvá dále. Když se funkce transceiveru integruje do balíčku ASIC přepínačů, výroba se přesune z továren na moduly do továren na výrobu polovodičů. Úzkým hrdlem se stávají TSMC a Intel, nikoli průmyslový park Longhua.

To je roky daleko od běžného nasazení. Ale už to přichází. A restrukturalizuje, kdo co kde dělá způsoby, které ještě nejsou zřejmé.

 

Praktické rady pro lidi, kteří kupují tyto věci

 

Pokud nasazujete tisíce modulů ročně:

Kvalifikujte více dodavatelů. Tarifní situace se může změnit. Dodavatelé mohou opustit trh. Riziko jednoho-zdroje je skutečné a nakonec vás kousne.

Vlastně otestujte kvalitu příchozích dat. Nevěřte pouze certifikátu shody dodavatele. Spusťte vzorek prostřednictvím vlastního nastavení testu. Sledujte poruchovost podle dodavatele, podle kódu data, podle šarže.

Pochopte, odkud komponenty pocházejí. Váš „USA-vyrobený“ modul může mít důležité součásti z Číny. Váš modul „Čína-zdarma“ nemusí být tak bez Číny-, jak tvrdí obchodní zástupce. Dodavatelské řetězce jsou neprůhledné a pobídky k nejasnému původu jsou významné.

Pokud provozujete menší operaci:

Nakupujte od zavedených{0}}dodavatelů třetích stran se skutečnými inženýrskými týmy, nikoli od obchodních společností, které tento týden přejmenovávají to, co je nejlevnější. Cenový rozdíl mezi dobrým a povrchním je možná 20%. Rozdíl ve spolehlivosti je nekonečný, když ve 3 hodiny ráno řešíte problémy s klapkami odkazů.

Pro všechny:

Geografie výroby záleží méně než kvalita výroby. Dobře-řízená továrna v Shenzhenu vyrábí lepší moduly než špatně-řízená továrna v Americe. Posuzujte dodavatele podle jejich procesů, jejich testovacího pokrytí, jejich chybovosti v terénu-ne podle označení na jejich marketingových materiálech.

Technologie funguje. Každý rok se expedují miliardy modulů a velká většina funguje přesně tak, jak je uvedeno. Úkolem je najít dodavatele, jejichž „přesně podle specifikace“ zahrnuje rohové případy, se kterými se vaše síť nakonec setká.