800G QSFP-DD VS OSFP 800G

빠르게 변화하는 오늘날의 세계에서 고속 데이터 전송에 대한 수요는 전례 없는 수준에 이르렀습니다. AI 애플리케이션과 대규모 모델의 등장으로 컴퓨팅 성능은 AI 산업의 핵심 인프라가 되었습니다. 더 빠른 통신에 대한 요구가 계속 증가함에 따라 고속 광학 모듈은 AI 서버의 필수 구성 요소가 되었습니다. 이 글에서는 800G 광 모듈의 진화와 인공지능 시대의 광대한 잠재력에 대해 자세히 살펴봅니다.

800G 옵티컬 모듈의 진화.

광 모듈은 네트워크 연결에서 광전 신호 변환 작업을 수행하여 송신단에서 전기 신호를 광 신호로 변환한 다음 광섬유를 통해 전송한 다음 수신단에서 광 신호를 다시 전기 신호로 변환하는 역할을 담당합니다. 광전자 디바이스의 개발과 통합으로 성능과 전송 대역폭이 지속적으로 개선되고 있습니다. 이제 광 모듈은 다양한 사용 시나리오에 적응하기 위해 더 높은 전송 속도와 더 작은 크기를 필요로 합니다. 패키징 방법도 발전하고 있으며, 패키징이 작아지고 전력 소비가 낮아지면서 스위치에서 광 모듈이 더 높은 포트 밀도를 달성하여 동일한 전력으로 더 많은 광 모듈을 구동할 수 있게 되었습니다.

대역폭 수요는 계속 증가하고 있습니다.

대역폭 수요의 증가는 고속 광 모듈에 큰 영향을 미쳤습니다. 새로운 기술의 지속적인 출현과 대규모 데이터 전송의 필요성으로 인해 기존의 100G, 200G, 400G 광 모듈은 더 이상 시장 수요를 완전히 충족할 수 없습니다. 계속 증가하는 대역폭 요구 사항을 해결하기 위해 800G 광 모듈이 대세가 되고 있습니다.

LPO 기술의 성장.

800G 광 모듈 시대에는 선형 구동 플러그형 광학(LPO) 기술이 두각을 나타내고 있습니다. LPO는 데이터 링크에서 선형 아날로그 구성 요소를 활용하므로 복잡한 CDR 또는 DSP 설계가 필요하지 않습니다. DSP 솔루션에 비해 전력 소비와 지연 시간을 크게 줄여주는 LPO는 AI 컴퓨팅 센터의 단거리, 고대역폭, 저전력, 저지연 데이터 연결 요구사항에 매우 적합합니다. 클라우드 서비스 제공업체가 컴퓨팅 리소스를 확장함에 따라 800G LPO를 포함한 LPO 솔루션이 시장에서 상당한 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다.

800G 광 모듈 패키징.

기술의 지속적인 발전과 함께 광학 모듈의 패키징 형태는 상당한 진화를 거듭해 왔습니다. 초기 GBIC 패키징에서 더 작은 SFP 패키징으로, 그리고 현재의 800G QSFP-DD 및 OSFP 패키징. 이러한 개발 추세는 광 모듈의 지속적인 속도 증가를 반영할 뿐만 아니라 소형화 및 핫스왑 가능 기능을 향한 진전을 보여줍니다. 800G 광 모듈의 적용 시나리오는 이더넷, CWDM/DWDM, 커넥터, 파이버 채널, 유무선 액세스 등 다양한 분야에 걸쳐 점점 더 광범위해지고 있습니다.

800G QSFP-DD 폼 팩터

이중 밀도 쿼드 소형 폼 팩터 플러그형 고속 모듈. QSFP-DD는 현재 800G 광 모듈에 선호되는 패키징으로, 데이터센터가 필요에 따라 클라우드 용량을 효율적으로 확장할 수 있도록 지원합니다. QSFP-DD 모듈은 8채널 전기 인터페이스를 활용하며, 각 채널은 최대 25Gb/s(NRZ 변조) 또는 50Gb/s(PAM4 변조)의 속도를 지원하여 최대 200Gb/s 또는 400Gb/s의 총체적인 솔루션을 제공합니다.

800G QSFP-DD의 장점

• 이전 버전과 호환되며 QSFP+/QSFP28/QSFP56 QSFP 패키징을 지원합니다.
• 단일 높이 및 이중 높이 케이지 커넥터 시스템을 모두 지원할 수 있는 2×1 스택형 통합 케이지 커넥터를 채택하고 있습니다.
• SMT 커넥터와 1xN 케이지를 사용하여 모듈당 최소 12와트의 열 용량을 달성합니다. 열 용량이 높을수록 광학 모듈의 냉각 요구 사항이 줄어들어 불필요한 비용을 절감할 수 있습니다.
• MSA 워킹 그룹은 QSFP-DD를 설계할 때 사용자 유연성을 충분히 고려하여 여러 인터페이스 속도를 지원하고 이전 버전과 호환되는(QSFP+/QSFP28과 호환) ASIC 설계를 통합함으로써 포트 비용과 장비 배포 비용을 절감했습니다.

800G OSFP 폼 팩터

OSFP는 새로운 유형의 광학 모듈로, CFP8보다는 훨씬 작지만 QSFP-DD보다는 약간 큰 8개의 고속 전기 채널이 특징입니다. 여전히 1U 전면 패널당 32개의 OSFP 포트를 지원하며 통합 방열판과 함께 사용하면 열 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

800G OSFP의 장점

• OSFP 모듈은 8개 채널로 설계되어 총 처리량을 최대 800G까지 직접 지원하므로 더 높은 대역폭 밀도를 달성할 수 있습니다.
• 더 많은 채널과 더 높은 데이터 전송 속도를 지원하는 OSFP 패키징으로 인해 더 높은 성능과 더 긴 전송 거리를 제공할 수 있습니다.
• OSFP 모듈은 뛰어난 열 설계로 더 높은 전력 소비를 처리할 수 있습니다.
• OSFP는 향후 더 높은 속도를 지원하도록 설계되었습니다. OSFP 모듈은 크기가 더 크기 때문에 더 높은 전력 소비를 지원할 수 있으므로 1.6T 이상과 같은 더 높은 속도를 지원할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

800G 광학 모듈 폼 팩터 비교

일반적으로 통신 애플리케이션에서는 QSFP-DD가 선호되는 반면, 데이터 센터 환경에서는 OSFP가 더 적합합니다. 이 둘의 주요 차이점은 다음과 같습니다:

• 크기: OSFP는 크기가 약간 더 큽니다.
• 전력 소비: OSFP는 QSFP-DD보다 전력 소비량이 약간 높습니다.
• 호환성: QSFP-DD는 QSFP28 및 QSFP+와 완벽하게 호환되지만 OSFP는 그렇지 않습니다.

800G 광 모듈의 유형

800G = 8100G = 4따라서 단일 채널 속도에 따라 단일 채널 100G와 200G의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 해당 아키텍처는 아래 그림에 나와 있습니다. 단일 채널 100G 광 모듈은 빠르게 구현할 수 있는 반면, 200G는 광 부품에 대한 요구 사항이 더 높습니다. 현재 전기 인터페이스가 지원하는 최대 속도는 112Gbps PAM4이므로, 단일 채널 200G의 경우 변환을 위해 기어박스가 필요합니다.

멀티모드의 경우, 전송 거리가 100m 미만인 경우에 해당하는 800G 광 모듈에 대한 두 가지 주요 표준이 있습니다.

800G SR8

이 솔루션은 파장 850nm, 단일 채널 속도 100Gbps PAM4의 VCSEL 솔루션을 사용하며 16개의 파이버가 필요합니다. 이는 채널 수가 두 배로 늘어난 400G SR4의 업그레이드 버전으로 볼 수 있습니다. 광 인터페이스는 아래 그림과 같이 MPO-16 또는 두 줄의 MPO-12입니다. 800G SR8 광 모듈은 일반적으로 800G 이더넷, 데이터 센터 링크 또는 800G-800G 상호 연결에 사용됩니다.

800G SR4

이 솔루션은 양방향 전송을 위해 850nm/910nm 파장을 사용하며, 모듈의 DeMux를 활용하여 두 파장을 분리합니다. 단일 채널 속도는 100Gbps PAM4이며 8개의 파이버가 필요합니다. SR8에 비해 이 방식은 광케이블 수가 절반으로 줄어듭니다. 블록 다이어그램은 아래와 같습니다:

광섬유 인터페이스는 아래 MPO-12 핀과 함께 표시됩니다.

단일 모드의 경우 800G 광 모듈에 대한 다양한 표준이 있습니다:

800G DR8, 800G 2xDR4, 800G PSM8

세 표준 모두 송신기 8개와 수신기 8개, 단일 채널 속도 100Gbps, 16개의 광케이블이 필요하다는 점에서 내부 아키텍처가 유사합니다.

800G DR8 광 모듈은 100G PAM4 및 8 채널 단일 모드 병렬 기술을 채택하고 단일 모드 광섬유를 통한 전송 거리는 일반적으로 데이터 센터, 800G-800G, 800G-400G, 800G-100G 상호 연결에 적용되는 500m에 도달 할 수 있습니다.

800G PSM8은 전송 속도가 각각 100Gbps인 8개의 광 채널이 있는 CWDM 기술을 채택하여 100m의 전송 거리를 지원하므로 장거리 전송 및 광 자원 공유에 이상적입니다.

800G 2DR4는 두 개의 "400G-DR4"인터페이스를 의미하며, 2DR4 광 인터페이스는 아래 그림과 같이 두 개의 MPO-12이며 400G DR4 광 모듈과 상호 연결할 수 있으며 광섬유 분기 케이블이 없으며 500m 전송 거리를 지원하며 데이터 센터 업그레이드에 편리합니다.PSM8 및 DR8 광 인터페이스는 MPO-16입니다. MPO-16.

800G FR8

이 두 가지 솔루션은 1271/1291/1311/1331nm의 CWDM4 파장을 사용하는 400G FR4 및 LR4 광 모듈의 업그레이드 버전입니다. 2xFR4는 2km의 전송 거리를 지원하고, 2xLR4는 10km의 전송 거리를 지원합니다. 광학 인터페이스는 듀얼 CS 또는 듀얼 듀플렉스 LC 인터페이스입니다.

800G 광 모듈 배포에 대한 Al의 영향

첫째, AI 서버는 높은 데이터 속도와 낮은 지연 시간이 필요하므로 기본 대역폭과 일치하는 토폴로지 스위치가 필요합니다. 또한 이러한 스위치에는 지연 시간 이중화가 필요할 수 있으며, 이를 위해서는 고속 광학 모듈이 필요합니다. 예를 들어, NVIDIA DGX H100 서버에는 8개의 H100 GPU 모듈이 제공되며, 각 모듈에는 2개의 200G 옵티컬 모듈이 필요합니다. 따라서 각 서버에는 최소 16개의 200G 모듈이 필요하며, 해당 랙 상단 스위치 포트에는 최소 4개의 800G가 필요합니다.

둘째, 800G 광학 칩은 더 비용 효율적이고 경제적입니다. 200G/400G는 50G 광학 칩을 사용하는 반면, 800G는 100G EML 칩을 사용합니다. 데이터에 따르면 100G 옵티컬 칩 1개는 동일한 속도로 50G 옵티컬 칩 2개보다 30% 저렴합니다.

그럼에도 불구하고 400G 광 모듈은 업계에서 여전히 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 800G 광 모듈의 속도에는 미치지 못하지만 이전 기술에 비해 대역폭이 크게 증가하여 많은 조직에서 선호하는 솔루션입니다. 또한 일부 애플리케이션은 800G 이더넷의 모든 기능이 필요하지 않을 수 있으므로 400G 이더넷이 더 실용적입니다.