Kuituoptisia moduuleja valmistetaan maailmanlaajuisesti

 

Shenzhenin todellisuus Kukaan ei järjestä messuesityksiä

 

Lennä Shenzhen Bao'aniin, ota taksi Longhuaan tai Dalangiin, niin ohitat 40 minuutissa enemmän optisia lähetin-vastaanottimia kuin kaikkialla Euroopassa yhteensä. Tiheys on absurdi. Laskin seitsemäntoista erillistä SFP-valmistajaa kahden-kilometrin säteellä hotellistani yhden hankintamatkan aikana. Seitsemäntoista. Jotkut ovat kokonaisia ​​teollisuuspuistoja. Toiset jakavat yhden kerroksen epämääräisessä rakennuksessa, jossa on ruiskuvalutoiminto ja LED-jouluvaloja valmistava yritys.

Tässä äänenvoimakkuus tapahtuu. Jossain 60–70 prosenttia maailman kytkettävistä optisista lähetin-vastaanottimista toimitetaan Guangdongin maakunnasta. Tarkka määrä riippuu siitä, miten lasket -valmiit moduulit vs. osakokoonpanot paljaisiin komponenttisarjoihin-, mutta suuruus ei ole kiistanalainen.

Tehtaat vaihtelevat aidoista{0}}maailmanluokan toiminnoista luokan 10K puhdastiloilla ja automatisoiduilla muottiliittimillä liikkeisiin, joissa olen seurannut työntekijöiden käsin-asettavan laserdiodeja pinseteillä stereomikroskoopin alle. Molemmat tyypit toimittavat tuotteen, joka läpäisee samat vaatimustenmukaisuustestit. Ero näkyy kahdeksantoista kuukautta myöhemmin kenttävikojen määrissä, mutta siihen mennessä moduuli on jonkun muun ongelma.

 

Miksi Japanilla on edelleen enemmän merkitystä kuin kukaan myöntää

 

Toimitusketjukartat jättävät pois seuraavat asiat: kriittiset yhdistepuolijohdekomponentit-varsinaiset fotone-säteilevät ja fotone{2}}tunnistavat bitit-virtaavat edelleen pääasiassa Japanista.

Sumitomo Electric. Mitsubishi Electric. Lumentumin Japanin toiminnot. Coherentin perintö II-VI fab Toyamassa. Nämä laitokset tuottavat DFB-laserisiruja, EML-lähettimiä ja suurinopeuksia{5}}valodiodeja, joita kiinalaiset kokoajat eivät vielä pysty jäljittelemään vastaavalla suoritustasolla. Hyperskaalaimesi 400G-DR4-moduuleissa käynnissä olevat 1310 nm:n jäähdyttämättömät EML:t? Ylivoimaisesti japanilaista silikonia. Tehokkaat{12}}pumppulaserit EDFA:ssasi? japanilainen. OTDR:n lumivyöryvalodiodit? japanilainen.

Materiaalitieteellinen kuilu on todellinen. Indiumfosfidiepitaksiaalisten kerrosten kasvattaminen korkeatuottoisten DFB-ritilöiden edellyttämällä tasaisella-tasolla vaatii vuosikymmeniä institutionaalista tietämystä, joka ei siirry hankittujen IP-osoitteiden tai palkattujen insinöörien kautta. MOCVD-reaktorireseptit ovat patentoituja kaasun virtausnopeuksiin ja lämpötilaprofiileihin asti. Hiljainen tieto asuu prosessiinsinöörien päissä, jotka ovat käyttäneet samoja työkaluja kaksikymmentä vuotta.

Vietin kerran kolme päivää japanilaisessa laserfabissa. Katselin teknikon hylkäävän koko kiekon, koska fotoluminesenssispektri osoitti 2 nm aallonpituuden siirtymää kohteesta. Kaksi nanometriä. Kiekko olisi todennäköisesti tuottanut toimivia laitteita. Mutta "toiminnallinen" ei ollut spesifikaatio-"-40 asteen rajoissa yli 20 vuoden ajan" oli spesifikaatio, ja 2nm:n muutos viittasi johonkin ajautumiseen kasvuprosessissa.

Sitä kulttuuria ei rakenneta viidessä vuodessa.

 

Component Shell -peli

 

Seuraa varsinaisia ​​osia "made in China" optisen lähetin-vastaanottimen kautta, niin löydät maantiedon oppitunnin.

Laserdiodit: Japani, jossa kilpailu kiinalaisten kotimaisten toimittajien, kuten Accelinkin, kanssa lisääntyy{0}}hienempinopeuksista. Suorituskykyero 25G PAM4:llä ja sitä korkeammalla on edelleen merkittävä.

Integroidut ohjain- ja TIA-piirit: Taiwan hallitsee TSMC:n{0}}fotoniikkaprosessien ja Hsinchussa sijaitsevien satujen suunnittelutalojen kautta. Semtech, Macom ja Broadcom nauhoittavat kaikki siellä. Kiina on yrittänyt rakentaa kotimaisia ​​vaihtoehtoja jo vuosikymmenen ajan vähäisellä menestyksellä{3}}EDA-työkalut yksin luovat riippuvuusketjuja.

Optiset eristimet ja kiertovesipumput: Nykyään enimmäkseen kiinalaiset. Casix, Agiltronin Kiinan toiminnot ja tusina pienempää toimijaa Fuzhoussa ovat pääosin muuttaneet nämä komponentit kaupallisiksi. Laatu on hyvä datacomille.

Kuituryhmäyksiköt ja holkit: Japanilainen tarkkuusvalmistus johtaa edelleen tiukkaan-toleranssin MT-holkkiin. Kiinalaiset toimittajat käsittelevät volyymia tavallisilla LC/SC-liittimillä.

Keraamiset pakkaukset ja osakiinnikkeet: Jaa japanilaisten asiantuntijoiden, kuten Kyoceran, ja kiinalaisten volyymivalmistajien kesken. Suuritehoisten lähettimien lämmönhallintavaatimukset suosivat edelleen japanilaisia ​​lähteitä.

Piirilevyt ja joustavat piirit: Taiwan ja Manner-Kiina, joissa on japanilaisten toimittajien erikoiskorkeataajuisia{0}}kortteja.

 

Tariffiryttely

 

Vuoden 2018 tariffit muokkasivat teollisuuden tuotantomaantiedettä tavoilla, jotka toimivat edelleen.

Ennen pykälää 301 laskenta oli yksinkertainen: valmistus Kiinassa hintaan, lähetys maailmalle. Hyperscalerit ja yritykset ostivat jakelun tai suoran kautta, maksoivat Kiinan hinnan eivätkä miettineet paljon alkuperämaasta.

Sitten 25 prosentin tariffit laskeutuivat. Yhtäkkiä jokaisen ostopäällikön täytyi ymmärtää ero HTS-koodien, olennaisten muunnossääntöjen välillä ja mitä tarkalleen tarkoittaa "valmistus" ja "kokoonpano" CBP:n silmissä.

Ensimmäinen vastaus oli kaaos. Tiedän yrityksiä, jotka kirjaimellisesti lentävät-osittain koottuja moduuleja Meksikoon lopullista kokoonpanoa varten, kiinnittivät niihin "Koottu Meksikossa" -tarrat ja toivoivat, että tariffien poissulkeminen toteutuisi. Jotkut pääsivät siitä eroon. Jotkut eivät. Täytäntöönpano oli-ja on edelleen-epäjohdonmukainen.

Kehittyneemmät pelaajat vakiinnuttivat tuotantonsa todellisissa{0}}tariffiystävällisissä paikoissa. Vietnam houkutteli merkittäviä investointeja. Malesia sai hieman ylivuotoa. Thaimaassa tehtiin muutama leikkaus. Innolight avasi laitoksen Tijuanaan. FS rakensi Meksikon kapasiteettia.

Mutta tässä on asia, josta kukaan ei puhu: komponenttien toimitusketjut eivät liikkuneet. Laserdiodit tulevat edelleen Japanista. Kuljettajan IC:t tulevat edelleen Taiwanista. Passiivinen optiikka tulee edelleen Kiinasta. Lopullisen kokoonpanon suorittaminen Vietnamissa ei poista Kiinan näkyvyyttä-se vain lisää logistiikkaa ja sääntöjen noudattamista koskevaa päänsärkyä.

Hyperskaalaajat oppivat elämään sen kanssa. Heillä on ostotiimejä, jotka eivät tee muuta kuin hallitsevat tariffien altistumista. Pienempiä ostajia puristettiin.

 

Mitä puhdashuoneessa todella tapahtuu

 

Suurin osa optisen lähetin-vastaanottimen sisällöstä käsittelee varsinaista valmistusprosessia. Kiiltävät tehdaskierrosvideot näyttävät robotteja ja kimaltelevia laitteita. Todellisuus on monimutkaisempi.

Muottiliitos: Laser- tai VCSEL-siru kiinnitetään alustaan ​​käyttämällä eutektista juotetta-tyypillisesti kultaa-280 asteen -kultaa tai johtavaa epoksia. Sijoitustarkkuudella on väliä. Reuna-säteileviä lasereita varten tarvitset sivuttaiskohdistuksen muutaman mikronin sisällä osuaksesi kuidun ytimeen. Monimuotokuidun kanssa puhuvien VCSEL-laitteiden toleranssit ovat löysempiä, mutta sijoitat useita lähettimiä ryhmään.

Olen nähnyt kokeneiden operaattoreiden saavuttavan yli 95 %:n ensi{0}}tuoton muottiliitoksista. Olen myös nähnyt vähemmän kokeneiden kuljettajien tuhoavan kalliita laserpalkkeja ylikuumentamalla niitä uudelleenvirtauksen aikana. Erona on kosketus, kuviontunnistus, sen tietäminen, milloin juotosliitos näyttää oikealta, verrattuna siihen, milloin jokin meni pieleen.

Johdinliitos: Kulta- tai alumiinilangat yhdistävät suulakkeen piirin jälkiin. RF-kriittisissä liitännöissä-nopeat-signaalireitit ohjaimesta modulaattoriin-käytät nauhasidontaa induktanssin vähentämiseksi. Lankasidot näyttävät triviaaleilta, mutta ne ovat suuri tuotonrajoitin. Yksi saastunut sidostyyny, yksi väärään sijoittuva silmukka, joka oikosulkee seuraavaan jäljitykseen, ja moduuli epäonnistuu lopullisessa testissä.

Kuitujen kiinnitys: Valon saaminen laserista kuituun vaatii kohdistustarkkuutta, joka on absurdin rajalla. Aktiiviset kohdistusjärjestelmät ohjaavat kuidun asentoon, joka maksimoi kytketyn tehon, minkä jälkeen UV-kovettuva epoksi jäädyttää kaiken paikoilleen. Epoksi kutistuu hieman kovettumisen aikana. Hyvät prosessiinsinöörit kompensoivat. Huonot prosessiinsinöörit ihmettelevät, miksi heidän tuottonsa putosivat.

Hermeettinen tiivistys: Erittäin{0}}luotettavat moduulit suljetaan kuivan typen alla ikkunallisessa metallitölkkissä. Sinetin on säilyttävä tietoliikenneympäristössä 20 vuotta. Saumahitsaus tai vastushitsaus hoitaa työn. Laserhitsaus on nopeampaa, mutta aiheuttaa lämpöjännitystä.

Jokainen näistä vaiheista voi olla automaattinen, puoli{0}}automaattinen tai suorittaa manuaalisesti. Laitteiden kustannukset lasketaan vastaavasti. Täysin automatisoitu 400G:n tuotantolinja jakautuu kahdeksaan numeroon. Manuaalinen linja voidaan perustaa alle 500 000 dollarilla. Molemmat tuottavat työmoduuleja. Ero näkyy johdonmukaisuudessa, suorituskyvyssä ja{8}}pitkän aikavälin luotettavuudessa.

 

 

Testaus on paikka, jossa kulmat katkeavat

 

Oikein testattu optinen lähetin-vastaanotin menee läpi:

Parametrinen testaus huoneenlämpötilassa: optinen teho, ekstinktiosuhde, vastaanottimen herkkyys, silmäkaavion maskin yhteensopivuus. Tämä on pöydän panokset. Kaikki tekevät tätä.

Lämpötilakierto: suorita samat testit -40 asteessa, +85 asteessa ja useissa pisteissä niiden välillä. Tässä marginaaliyksiköt epäonnistuvat. Laserin kynnysvirta muuttuu lämpötilan mukaan. Lämpölaajeneminen rasittaa sidoksia. Vastaanottimen herkkyys heikkenee valodiodin tummavirran kasvaessa.

Polta Imeväiskuolleisuus epäonnistuu muutaman sadan ensimmäisen tunnin aikana. Niiden pyydystäminen ennen lähettämistä on halvempaa kuin palvelinkeskuksessa.

Tässä on ongelma: testaus maksaa ja vie aikaa. Lämpötilakammiot eivät ole ilmaisia. Polttaminen- kuluttaa lattiatilaa. Joka tunti, kun moduuli on testissä, on tunti, jolloin sitä ei lähetetä.

Paine testiajan lyhentämiseksi on vakio. Moduuli, joka tarvitsee 168-tuntia- mutta saa sen sijaan 24 tuntia, toimii todennäköisesti hyvin. Todennäköisesti. Vikajakauma muuttuu-sen sijaan, että vikaantuisi tehtaallasi, vain vähän huonokuntoiset yksiköt rikkoutuvat asiakkaan telineessä kolmen kuukauden kuluttua.

Olen nähnyt testien kattavuuden vaihtelevan suuruusluokkaa vastaavaa laatutasoa vaativien toimittajien välillä. Asiakasspesifikaatioissa lukee "poltto vaaditaan". Se ei kerro kuinka kauan, missä lämpötilassa tai missä liikennemuodossa.

Kysy toimittajaltasi, miltä heidän testin kattavuus todella näyttää. Suurin osa ei vastaa rehellisesti. Ne, jotka haluavat yleensä ostaa, ovat ne, joilta haluat ostaa.

 

Yhteensopivien moduulien markkinat

 

Tärkeimmät kytkimien toimittajat-Cisco, Arista, Juniper-veloittavat huomattavia palkkioita merkkioptisista moduuleistaan. Cisco-100G-LR4:n hinta saattaa olla 3 500 dollaria. Shenzhenin kokoajan "yhteensopiva" vastine maksaa 300-600 dollaria.

Moduulit käyttävät identtisiä tai lähes{0}}identtisiä komponentteja. Laserdiodit ovat peräisin samoista japanilaisista toimittajista. Ohjainpiirit ovat samoja Semtech-osia. Ero on: OEM-moduuli läpäisi toimittajan kelpuutusohjelman, mutta yhteensopiva moduuli ei.

Jotkut yhteensopivat moduulit toimivat moitteettomasti vuosia. Jotkut epäonnistuvat tavoilla, jotka ovat ärsyttäviä mutta hallittavissa. Jotkut epäonnistuvat tavoilla, jotka katkaisevat tuotantoverkoston kello 2.00 ja luovat sormen-osoituksen kytkimen toimittajan TAC:n ja moduulitoimittajan myyntiedustajan välille.

Vikatila, jonka olen nähnyt useimmin: lämmönhallinta jatkuvan korkean kaistanleveyden{0}}käytössä. Moduuli toimii hyvin laboratoriossa. Toimii hyvin ensimmäisen kuukauden tuotannossa. Sitten kesä iskee, palvelinkeskus käy muutaman asteen lämpimämpään, moduuli käy 3 astetta lämpimämpää kuin suunnittelumarginaali ja laser vanhenee ennenaikaisesti.

Voit välttää suurimman osan tästä ostamalla maineikkailta{0}}kolmannen osapuolen toimittajilta ja tekemällä oman pätevyystesti. Kustannussäästöt muodostuvat tuhansista moduuleista. Mutta sinun on itse asiassa suoritettava testaus, ei vain oletettava, että tekniset tiedot kertovat totuuden.

 

 

Kuka tekee mitä missä: karkea opas

 

Mitä 800G ja CPO tarkoittavat maantiedolla

 

Siirtyminen 800G:hen muuttaa asioita. Tehon tiheys kasvaa. Lämpöhaasteet moninkertaistuvat. DSP:n monimutkaisuus kiihtyy.

800 G:n signaalin eheysmarginaalit ovat ohuet. PAM4 100+ gigabaudilla kaistaa kohti vaatii DSP-toteutuksia, joita vain harvat yritykset voivat suorittaa. Marvell. Broadcom. Uskontunnustus. Ehkä yksi tai kaksi kiinalaista pelaajaa seuraavassa sukupolvessa.

Seuraus: 800G yhdistää suunnittelukyvyn harvempiin käsiin, vaikka kokoonpano jää hajautetuksi. Voit edelleen rakentaa 800G-moduuleja Shenzhenissä, mutta ostat piin pieneltä toimittajien oligopolilta.

Yhteispa{0}}pakattu optiikka vie pidemmälle. Kun lähetin-vastaanotintoiminto integroituu kytkimen ASIC-pakettiin, valmistus siirtyy moduulitehtaista puolijohdetehtaisiin. Pullonkaulaksi tulee TSMC ja Intel, eivät Longhuan teollisuuspuisto.

Tämä on vuosien päässä yleisestä käyttöönotosta. Mutta se on tulossa. Ja se järjestää uudelleen kuka tekee mitä missäkin tavoilla, jotka eivät ole vielä ilmeisiä.

 

Käytännön neuvoja ihmisille, jotka ostavat tämän tavaran

 

Jos otat käyttöön tuhansia moduuleja vuodessa:

Hyväksy useita toimittajia. Tariffitilanne voi muuttua. Toimittajat voivat poistua markkinoilta. Yhden lähteen-riski on todellinen, ja se puree sinua lopulta.

Itse asiassa testaa saapuvan laadun. Älä luota vain myyjän vaatimustenmukaisuustodistukseen. Suorita näyte oman testiasetuksesi kautta. Seuraa epäonnistumisprosentteja toimittajan, päivämääräkoodin ja erän mukaan.

Ymmärrä, mistä komponentit tulevat. "US-valmistamassa" moduulissasi saattaa olla tärkeitä osia Kiinasta. "Kiina-ilmainen" -moduulisi ei ehkä ole niin vapaa Kiina- kuin myyntiedustaja väittää. Toimitusketjut ovat läpinäkymättömiä ja syyt hämärtämään alkuperää ovat merkittäviä.

Jos suoritat pienempää operaatiota:

Osta vakiintuneilta kolmannen osapuolen{0}}toimittajilta, joissa on todelliset suunnittelutiimit, älä kauppayhtiöt, jotka brändäsivät sen, mikä on tällä viikolla halvinta. Hintaero hyvän ja luonnostelevan välillä on ehkä 20%. Luotettavuusero on ääretön, kun teet vianmääritystä linkkien läppäreiltä kello 3.00.

Kaikille:

Valmistuksen maantiede on vähemmän tärkeä kuin tuotannon laatu. Hyvin hoidettu-tehdas Shenzhenissä tuottaa parempia moduuleja kuin huonosti{2}}johdettu tehdas Amerikassa. Arvioi tavarantoimittajia heidän prosessiensa, testien kattavuuden ja kenttien epäonnistumisten perusteella-ei markkinointimateriaalien lipun perusteella.

Tekniikka toimii. Miljardeja moduuleja toimitetaan joka vuosi, ja suurin osa toimii täsmälleen määritellyllä tavalla. Haasteena on löytää toimittajat, joiden "täsmälleen määritellyt" ​​sisältävät ne kulmatapaukset, joita verkostosi lopulta kohtaa.