Kan tillförlitlighetsstandarderna för optiska moduler/enheter för datacenter lättas upp?
Dec 11, 2025|
◆Krav på energiförbrukning för datacenter optisk modul
Skillnader i arbetsmiljön för optiska moduler i telekommunikationer och datacenter
Det finns tre huvudsakliga skillnader:
Olika driftstemperaturer
Telekommunikationsapplikationer upplever dagliga temperaturvariationer på grund av dygnstemperaturskillnader, såväl som säsongsbetonade temperaturvariationer på grund av årstidernas skiftande. Optiska moduler måste anpassa sig till dessa variationer. Telekommunikations-tillämpningar är indelade i inomhus- och utomhusmiljöer. Inomhusmiljöer är 0 ~ 70 grader, allmänt känd som kommersiell kvalitet; utomhusmiljöer kräver i allmänhet -40 ~ 85 grader, allmänt känd som industriell kvalitet.
Datacenter är olika; derasoptiska modulerbehöver bara genomgå en 10 graders temperaturcykel, vilket är extremt stabilt.
Kan vi sänka kraven på tillförlitlighetstestning av hög-temperatur och hög-luftfuktighet som vi kräver varje dag i datacenter?
Olika produktlivscykler
Telekommunikations-tillämpningar, när de väl har implementerats, förväntas hålla i årtionden. typiska tillförlitlighetslivscykler utformas och utvärderas baserat på 20 år.
Datacenterapplikationer byts vanligtvis ut vartannat till vart tredje år.
Okej, så jag gör något som inte går sönder på 50 år, men du använder det i två år och sedan slänger det? Kan vi sänka livslängdskraven lite?
Olika redundansdesigner
Telekommunikationsapplikationer har linjeredundansdesign, men redundansen är inte stor. Backupkommunikationsväxling används på kritiska linjer. Men vi hör ofta nyhetsrapporter om tiotusentals användare som påverkas av fel på en enda huvudenhet, vilket påverkar deras telefonsamtal och internetåtkomst. Kort sagt, oförmågan hos optiska moduler att fungera är en kritisk fråga. Datacenter har mycket bredare redundans, särskilt eftersom över 90 % av servrarna är molnservrar. Därför är användare nästan omedvetna om något fel på den optiska modulen. För leverantörer, även om vissa optiska moduler misslyckas slumpmässigt, kan de helt enkelt bytas ut.
Så, kan tillförlitlighetskraven för optiska moduler mildras? Ur ett applikationsperspektiv har avslappnande krav på tillförlitlighet liten inverkan på kunderna. Nästa fråga är: vad ska slappna av? Hur ska det vara avslappnat? Och varför ska det vara avslappnat?
Stora felkomponenter och orsaker till fel i optiska moduler
Facebook släppte felstatistik för en100G optisk modul, vilket visar att 97 % av felen var laser-relaterade, och de flesta inträffade inom tre månader efter att lasern började användas. Om majoriteten av fel inträffar inom tre månader, bör definitionen av tidigt misslyckande justeras? Bland de misslyckade lasrarna är felfrekvensen för DFB:er (Digital Bulbs) betydligt högre än för EML:er (elektromagnetiska laminat) (flera hundra gånger högre). Detta väcker frågan om Dr Zeng från Facebook tror att DFB:er i direktmoduleringsläge är mer benägna att misslyckas än DFB:er som avger ljus kontinuerligt (precis som en stationär tråd kan hålla länge, men upprepad böjning kommer lätt att bryta den).
För lasrar, vilka är de primära felmålen, bör därför tillförlitlighetstestningen ökas på laserwafernivån? Om det är relaterat till moduleringsläge, bör långtidstestning av-livstid inkludera verifiering i moduleringsläge?
Slappna av kraven på tillförlitlighet
Om tillförlitlighetskraven ska mildras, ska vi specifikt minska antalet testobjekt, sänka testförhållandena, förkorta testtiden eller minska antalet testprover?
Minska antalet testobjekt?
Det finns faktiskt inte många tillförlitlighetstestobjekt. Även om en eller två tas bort är de inte det test för hög temperatur och hög luftfuktighet som tillverkare av optiska moduler bryr sig om. De är snarare några mindre viktiga saker. Att minska antalet testobjekt är meningsfullt, men inte särskilt betydande.
Minska testförhållandena?
Detta är möjligt, men hur mycket man ska minska kräver dataanalys för att hitta lämpliga testförhållanden.
Komprimera testtiden?
Vad sägs om 500 timmar, inte 5000 timmar, inte 2000 timmar, inte 1000 timmar, utan bara 500 timmar? På så sätt kommer tillförlitlighetstester inte att orsaka en lång produktlanseringscykel.
Intel gav ett intressant svar: baserat på GR468:s accelerationsfaktor kan en 10-årig livslängd testas på 6 veckor med en accelerationsfaktor på 100x.
Sedan, om vi ökar tillförlitlighetstestningstemperaturen till 130 grader, blir accelerationsfaktorn 1000x, och en 17-årig livslängd kan testas på en vecka.
Detta verkar komprimera tiden ännu mer, eller hur?
Kan vi minska testtiden med lång livslängd genom att öka provstorleken, till exempel 500 prover för 500 timmar med hög temperatur och luftfuktighet?
Minska urvalsstorleken för tillförlitlighetstestning?
Broadcom har en statistisk analys av avvikelsen i livslängdsprognoser orsakade av olika urvalsstorlekar. Slutsatsen är att "oavsett vilken teknik som används kan man inte förvänta sig att minska antalet prover för att uppnå målet att minska tillförlitlighetskraven", eftersom en liten urvalsstorlek i sig introducerar bias.
Om tillförlitlighetskraven ska mildras, hur ska standarden definieras?
För 20 år sedan var GR468 ett riktmärke inom den optiska kommunikationsbranschen. Det fanns faktiskt en tillförlitlighetsstandard kallad GR3013 för korta livscykler så tidigt som 2004.
Denna nya standard med avslappnade tillförlitlighetskrav är dock föga känd, åtminstone har jag hört talas om den.
I eftermiddags använde stora tillverkare fortfarande GR468 för analys.
Så, borde den avslappnade tillförlitlighetsstandarden vara en helt ny standardserie? Det medför risken för något som liknar GR3013 - branschen lägger lång tid på att utveckla standarder, och sedan förblir de okända...
Alternativ två: modifiera GR3013 och implementera det, sedan främja det.
Alternativ tre: utveckla en smidigare version av CR468 lämplig för datacenter.
Det här är ett mycket specifikt problem i branschkedjan-hur ska det implementeras?
Den grundläggande frågan är: "Om tillförlitlighetsstandarderna mildras, kommer kostnaderna att minska?"
För datacenteroperatörer, vad vinner de på att lätta på tillförlitlighetskraven? Låg kostnad är deras huvudmål. Lasrar har den högsta felfrekvensen. Men tillverkare som Sumitomo och Broadcom, som producerar lasrar, använde text, formler och diagram för att förmedla budskapet att avslappnande krav på tillförlitlighet inte minskar kostnaderna. Faktum är att det ökar kostnaderna om processen för tillförlitlighetsverifiering för laserwafers modifieras.
För lasrar är tillförlitligheten beroende av ständiga tekniska förbättringar. Att lätta på tillförlitlighetskraven är inte ett sätt att minska kostnaderna. Som en mening i Broadcoms presentation sa: "Tänk på andra sätt att minska kostnaderna..."