Ethernet
PCIe Gen4產品布局腳步加快 Link EQ測試至關重要
5G、AI、大數據、雲端運算等應用興起,使得資料量急速增加,因而需要更快、更高效的傳輸介面滿足資料傳輸、儲存需求。為此,PCIe陸續公布Gen4與Gen5規範,促使伺服器晶片業者紛紛投入發展,加快資料中心升級腳步;而相關的量測需求也趁勢而起,其中,隨著PCIe Gen4傳輸速率大幅增加,為補償訊號衰減,Link EQ的測試可說不可或缺。
安立知(Anritsu)業務暨技術支援部副理王榆淙表示,目前PCIe市場有兩大應用,分別為消費性和商業應用(如資料中心、企業伺服器等)。在消費性產品方面,對一般人而言,只要沒有非常大量的資料處理需求,像是遊戲、看影片、影片處理等,多數的筆記型電腦、商務電腦的性能都可以滿足消費者需求。但是,在商業應用方面卻截然不同,對PCIe Gen4/Gen5的需求可說非常迫切。
安立知業務暨技術支援部副理王榆淙。
王榆淙表進一步說明,5G、AI、雲端運算等新應用不斷出現,而這些應用產生的資料量十分龐大,且還在不停的增加,因而需要更快速的I/O輸出,使得資料中心內部的乙太網路(Ethernet)頻寬不斷提升,從原有的40G,快速攀升到100G、400G甚至800G等。也因此,現今的PCIe Gen3已逐漸無法應付這麼快速、大量的資料傳輸需求,使得資料中心業者急需往PCIe Gen4,甚至Gen5邁進,才得以因應龐大的資料傳輸、處理需求。因為資料中心無法容許資料傳輸有所延遲或是下載速度太慢,如此一來會導致許多應用窒礙難行,所以,資料中心業者想方設法強化峰值能量,以更進一步提升處理速度及擴大容量。
因此,在PCIe Gen4規範出來後,伺服器晶片商隨即啟動產品布局,測試需求也接踵而來。由於PCIe Gen4不僅可用在一般消費性電子產品中,資料中心對其更是需求殷切,而隨著傳輸速率越高,訊號衰減越大,也因此,Link EQ成為PCIe Gen4的必要測項。
王榆淙解釋,傳輸速率越高意味著從訊號發射端(Tx)到接收端(Rx)傳輸過程所產生的衰減也跟著增加,而過大的衰減會造成訊號裂化,接收端便無法進行訊號判別接收。所以,PCIe Gen4的Tx和Rx端皆使用等化器(Equalization),以補償高速訊號傳輸的衰減,同時也須進行接收端的誤碼率(BER)測試驗證。
為此,安立知也備有模組化、可升級的訊號品質分析儀「MP1900A」滿足量測需求。MP1900A可支援諸如100G/200G/400G乙太網路、PCIe 1.0至5.0、USB3.2 Gen1/2和Thunderbolt等高速介面的設計與測試。運用新開發的Variable ISI選項,可為高速的介面、背板與線纜提供更簡便且更有效率的評估測試。
王榆淙說明,資料中心升級至PCIe Gen4已是勢在必行,而PCIe Gen5更是主要目標,所以資料中心業者、伺服器晶片商都加快布局腳步,預計PCIe Gen4產品在2020會有更高能見度。至於PCIe Gen5的相容性測試計畫也正在制定中,且也有多家廠商正開發PCIe Gen5產品或解決方案。預期未來PCIe Gen4/ Gen5將共存於市場上,高階應用如伺服器、AI等會更快往Gen5發展,而流量較小、資料處理需求較低的產品會採用Gen4。
強化車用乙太網市場/技術實力 Marvell出手購併Aquantia
為進一步提升車用乙太網路(Ethernet)市場優勢與技術,Marvell近日宣布將以4.52億美元購併乙太網控制器廠商Aquantia。透過此一併購,Marvell將更進一步增強汽車車載網路,以及資料中心、企業基礎設施等領域的產品組合,以獲得更佳的市場競爭優勢。
Aquantia主要發展Multi-Gig(2.5G/5G/10G)乙太網控制器,且旗下產品被廣泛應用於包括PC、企業基礎設施、資料中心和汽車等各種市場,以緩解全球流量成長而帶來的網路頻寬瓶頸。
Marvell總裁兼首席執行長Matt Murphy表示,藉由收購Aquantia,將有利於Marvell在未來十年內將車載網路轉為高速乙太網的計畫,並因而強化Marvell於車載網路市場中的競爭優勢;與此同時,收購Aquantia也擴展該公司在快速興起的Multi-Gig網路基礎設施領域的影響力,並創造更多端到端的乙太網連接產品。
據悉,Marvell透過購併Aquantia進而補充旗下銅纜和光纖的產品組合,同時拓展其位於Multi-Gig(2.5G / 5G / 10G)乙太網路的地位。將Aquantia創新的Multi-Gig車用PHY(Port Physical Layer)與Marvell旗下的Gigabit PHY和安全開關產品相結合,將能打造更先進、廣泛的高速車載網路解決方案,以滿足未來Level 4和Level 5自動駕駛需求。
Aquantia董事長兼首席執行長Faraj Aalaei則指出,該公司和Marvell都有一個共同的願景,即無論在自動駕駛汽車、企業應用、還是雲端基礎設施等領域,都可以順利的驅動資料經濟(Data Economy)發展;而透過本次收購,Aquantia原有的客戶將受益於Marvell的市場優勢與持續擴展的Multi-Gig乙太網路應用。
伺服器互連需求上升 400GbE資料傳輸光速前進
雲端應用帶動了資料中心傳輸需求的成長,不僅是伺服器內部匯流排規格需要提升,伺服器之間的連線需求也必須同時兼顧,才能夠滿足高速傳輸與運算需求。
在資料中心內伺服器互連傳輸需求方面,以乙太網路(Ethernet)連線為主。由於人工智慧(AI)、物聯網(IoT)、高畫質影音等等應用持續發展之下,市場對於400GbE(400G Ethernet)的需求日益上升;正因如此,要看到市場規格由當今主流的100GbE進化到400GbE也指日可待。同時,訊號調變機制也必須從目前主流的不歸零編碼(NRZ)過度至四階脈衝振幅調變(PAM4)訊號傳輸。此技術進展縱然充滿挑戰,但也同時蘊藏龐大的商機。
高速傳輸勢不可擋 400GbE建設今年到位
安立知(Anritsu)業務暨技術支援部門專案副理王榆淙(圖1)指出,儘管目前已有模組廠商可以提供400GbE相關樣品,因應主要客戶驗證400GbE小型實驗性資料中心的建設需求,但是目前資料中心應用市場依然是以100GbE NRZ為主;400GbE相關建設預計將在2019年建置完成。由於市場需求的帶動,近年來傳輸介面的發展相當快速,除了當今市場正在朝400GbE全速前進之外,目前IEEE也已經開始討論800GbE的可行性。
圖1 安立知業務暨技術支援部門專案副理王榆淙指出,當今市場除了正在朝400GbE全速前進之外,目前IEEE也已經開始討論800GbE的可行性。
根據調研單位Ovum的數據指出,200GbE與400GbE的光學元件皆正在穩定成長中,年複合成長率(CAGR)約90%。另外,具有雙倍傳輸容量的PAM4傳輸技術,將逐漸成為主流(圖2)。
圖2 光通訊模組與零組件成長趨勢
Ovum分析師Ian Redpath表示,長距離的資料中心互連將持續發展,以支援資料中心內部的升級週期,市場主力也將逐漸由100GbE晉升為200GbE與400GbE。受此趨勢影響,市場也正在發生變化。賽靈思(Xilinx)有線IP行銷部門經理Amy Chang(圖3)也指出,目前業界正處於過渡時期,不僅是PCIe Gen5、CCIX將帶動產業變化,400GbE以及FlexE等各項關鍵介面技術的標準,也將在未來扮演重要角色,推動資料中心的轉型。
圖3 賽靈思有線IP行銷部門經理Amy Chang指出,目前業界正處於過渡時期,不僅是PCIe Gen5、CCIX、400GbE以及FlexE等介面技術,將在未來扮演重要角色,推動資料中心的轉型。
成本/功耗成400GbE推廣最大挑戰
Chang認為,市場若要採納400GbE主要將面臨三大挑戰:更低成本、更低耗電以及採用更高速的SerDes,這三者之間也將彼此相互影響。
資料中心不停的追求更高效能,促使業界發展出更快的介面速度。Chang指出,SerDes的高速序列介面是促成介面技術快速進展的關鍵,目前使用的SerDes技術為32GTps。賽靈思以及少數幾家供應商現在能透過三公尺以上的銅導線與光纖支援56 GTps的傳輸速度。
在未來三至五年,SerDes技術的鏈路速度將翻倍至112GTps,而賽靈思未來推出的Versal系列產品也將皆支援此速度。目前業界主流的SerDes世代支援25G NRZ,並需要16鏈路的25G通道來支援400GbE乙太網路解決方案。隨著業界開始廣泛採納56G PAM4收發器,400GbE技術的成本與耗電需求將逐漸下滑,而112G PAM4在幾年內也會跟進。
賽靈思是採用16×25G的介面及軟體矽閘極(Soft Silicon Gates)技術來展示400GbE方案的半導體廠商。並已於近期開始出貨新款可支援8×53G 400GbE IP的UltraScale+ 58G系列元件,而預計在2020年將隨後推出112G。
Chang進一步指出,由於各界需要更高的資料傳輸率,FlexE將透過現有的低成本實體層,承載這些更高的資料傳輸率。賽靈思已採用標準型低成本100GbE技術,在4×100GbE FlexE上達到400GbE的傳輸率。在未來,該公司目標是透過N×400Gb實體層運行更高的資料傳輸率(Terabit等級)。賽靈思將採用低成本的技術,來提供軟體IP促成更高的資料傳輸率。
資料中心互連 成光纖元件銷售最強驅動力
受到產業轉型、智慧型終端裝置、雲端服務及物聯網普及率增加影響,全球網路資料中心流量近年來一直保持高速成長。此趨勢也使得不同資料中心之間的互連需求增加,該趨勢同時將成為未來推動光纖元件市場的最強驅動力。
研究機構IHS Markit指出,資料中心互連(Data Center Interconnect, DCI)的應用需求,將會是推動光纖市場的重要驅動力,近年來,該應用領域是光通訊設備成長最快的。IHS Markit運輸網路高級研究總監Heidi Adams認為,資料中心互連領域已成為光纖最熱門的應用領域;有越來越多雲端服務供應商開始投資DCI市場,除了實現自有資料中心之間的互連之外,也能為企業提供DCI服務。
根據IHS...
5G帶動小型資料中心市場 40G/10G光纖需求不減
隨著資料中心應用對於高頻寬的需求逐漸上升,目前全球大型資料中心有線高速傳輸介面以100G Ethernet(100GbE)為主,並且正在朝向400GbE邁進。然而,10GbE與40GbE仍然將在中小型的資料中心應用之中占有一席之地,在未來,隨著5G通訊的發展逐漸蓬勃,更會帶動小型資料中心的需求上升;因此,10GbE與40GbE介面的重要性短期之內不會降低。
佑勝光電總經理張裕忠指出,許多研究單位皆提出數據指出,在超大規模資料中心應用之中,100G Ethernet是現今主流規格,然而這些數據往往沒有將中小型的資料中心歸納至其中。若是考慮進中小型資料中心的市場狀況,回顧2018年,10GbE的光收發器依然是最熱賣的產品。
在5G通訊發展的帶動之下,為因應未來的大量資料傳輸與儲存需求,未來基地台內也會需要搭載小型的資料中心。以目前大型資料中心介面主流為100GbE的情況下,中小型資料中心的需求只要40GbE即可滿足。
然而,張裕忠也提到,在未來,若是大型資料中心的傳輸介面升級至400GbE,中小型資料中心由於也必須與大型資料中心之間有所串接、配合,因此也勢必將朝向100GbE升級。然而,此刻光收發器中的雷射模組成本依然居高不下,將成為推動高速介面升級的首要挑戰。但是隨著技術與產能逐漸成熟,張裕忠預計,在兩年之內100GbE所需的光收發器中的雷射模組價格大約能與40GbE所需匹敵。
Anritsu高速介面技術趨勢研討會登場
安立知(Anritsu)主辦的「高速介面技術趨勢研討會」將於2018年12月11日及12月12日分別在新竹及台北舉行,會中將安排豐富實用的課程內容搭配現場實機展示交流,帶領來賓一同體驗高效能的高速傳輸量測解決方案。
雲端應用普及,人們開始用照片影音記錄生活。結合5G行動網路、IoT互聯網、8K超高清影像顯示技術等相關科技日漸深入大眾日常生活,隨之而來的傳輸需求正強力帶動著高速介面發展。
高速資料中心需要更快速的介面來因應海量資料處理,400GE與PCI-e Gen4/5完美配合,使Data Center資料處理能力大幅升級;而Ethernet訊號調變格式轉向PAM4,訊號傳輸接收將會面臨什麼樣的挑戰?PCIe、USB等各種新型態的Link Training及LinkEQ測試方式簡化測試流程,是否可以使產品驗證更有效率的進行?新興VR應用的興起,且看Type-C介面如何應對?
由安立知主辦的「高速介面技術趨勢研討會」,特別邀請技流科技有限公司(GRL)及特勵達科技股份有限公司(Teledyne LeCroy)與會,共同從雲端需求探討高速傳輸I/O市場趨勢,會中並將針對其規格與未來的測試挑戰進行介紹,深入剖析高速訊號在時域及頻域所將面臨的訊號完整性問題。
是德科技展示高速400GE網路互通性
是德科技(Keysight Technologies)日前宣布與蘇州旭創科技有限公司(Innolight Technology)共同展示400 Gigabit Ethernet(GE)生態系統的互通性。這次透過Innolight的OSFP光學收發器進行的展示,利用Ixia的AresONE-400GE OSFP 8×400GE測試系統,來提供3.2Tbps的Ethernet測試訊務。
隨著供應商持續提供技術創新,400GE生態系統也不斷成長,以因應需要更高頻寬的超大規模資料中心和雲端服務供應商的需求。在產業演進過程中,400GE生態系統還需要驗證供應商之間的互通性,證明它已為實際應用做好了準備。
650 Group創始分析師Alan Weckel表示,隨著400GE生態系統不斷進化並加速發展,供應商必須證明他們彼此間的互通性。400GE生態系統中的供應商同時還須共同展示他們在互通性方面取得的進步,這對於Ethernet運作至關重要,也是為什麼Ethernet可以如此普及的原因。目前,已能看到各家廠商已經展示了在所有埠上實現3.2 Tbps總測試訊務速率和線速400GE容量的可行性。
Innolight和Ixia使用Innolight全線速光學收發器,展示與主要網路設備製造商之OSFP 400GE交換器的互通性。這是最早使用Innolight 400GBASE-SR8光收發器、適用於多模光纖的主動式光纜,以及適用於單模光纖的400GBASE-2×FR4光收發器,來提供即時Ethernet訊務的互通性測試。