מודולי סיבים אופטיים מיוצרים ברחבי העולם

 

המציאות של שנזן שאף אחד לא מציג מצגות של תערוכות

 

טסו לשנג'ן באואן, קחו מונית ללונגהוא או דאלאנג, ותעברו בארבעים דקות יותר מפעלי מקלטי משדר אופטיים ממה שקיימים בכל אירופה גם יחד. הצפיפות היא אבסורדית. ספרתי שבעה עשר יצרני SFP נפרדים ברדיוס של שני- קילומטרים מהמלון שלי במהלך נסיעת מיקור אחת. שְׁבַע עֶשׂרֵה. חלקם תופסים פארקי תעשייה שלמים. אחרים חולקים קומה אחת של בניין לא ברור עם פעולת הזרקה וחברה המייצרת נורות LED לחג המולד.

זה המקום שבו הווליום מתרחש. איפשהו בין 60 ל-70 אחוז מהמקלטים האופטיים הניתנים לחיבור בעולם נשלחים ממחוז גואנגדונג. המספר המדויק תלוי באופן שבו אתה סופר-מודולים גמורים לעומת תת-מכלולים לעומת ערכות רכיבים חשופים-אבל הגודל אינו שנוי במחלוקת.

המפעלים נעים מפעילות אמיתית ברמה עולמית-עם חדרים נקיים מסוג Class 10K ומחברי קוביות אוטומטיות ועד לחנויות שבהן צפיתי בעובדים שממקמים דיודות לייזר-באמצעות פינצטה מתחת למיקרוסקופ סטריאו. שני הסוגים שולחים מוצר שעובר את אותן מבחני התאמה. ההבדל מופיע שמונה עשר חודשים מאוחר יותר בשיעורי הכישלונות בשטח, אבל עד אז המודול הוא בעיה של מישהו אחר.

 

למה יפן עדיין חשובה יותר ממה שמישהו מודה

 

הנה מה שמפות שרשרת האספקה ​​משאירות: רכיבים קריטיים של מוליכים למחצה מורכבים-הפוטון-הממשי פולט וסיביות-הפוטונים המזהות-עדיין זורמים בעיקר מיפן.

Sumitomo Electric. מיצובישי אלקטריק. הפעילות היפנית של לומנטום. המורשת של Coherent II-VI ב-Toyama. מתקנים אלה מייצרים את שבבי הלייזר DFB, משדרי EML ופוטודיודות במהירות- גבוהה שמרכיבים סיניים עדיין לא יכולים לשכפל ברמות ביצועים שוות. ה-EML הלא מקוררים של 1310nm פועלים במודולי 400G-DR4 של ה-Hyperscaler שלך? סיליקון יפני ברובו המכריע. הלייזרים של משאבת הספק-הגבוהים ב-EDFA שלך? יַפָּנִית. פוטודיודות המפולת ב-OTDR שלך? יַפָּנִית.

הפער במדעי החומר הוא אמיתי. גידול שכבות אפיטקסיות אינדיום פוספיד עם האחידות הנדרשת עבור רשתות DFB-גבוהות דורש עשרות שנים של ידע מוסדי שאינו מועבר דרך IP נרכש או מהנדסים שכירים. מתכוני כור MOCVD הם קנייניים עד לקצבי זרימת גז ופרופילי טמפרטורה. הידע השקט חי בראשם של מהנדסי תהליכים שמפעילים את אותם הכלים כבר עשרים שנה.

ביליתי שלושה ימים במכון לייזר יפני פעם אחת. צפה בטכנאי דוחה רקיק שלם מכיוון שספקטרום הפוטו-לומינסנציה הראה שינוי באורך גל של 2 ננומטר מהמטרה. שני ננומטר. הפרוסה כנראה הייתה מניבה מכשירים פונקציונליים. אבל "פונקציונלי" לא היה המפרט- "בתוך המפרט ב-40 מעלות במשך 20 שנה" היה המפרט, והשינוי של 2 ננומטר הראה שמשהו נסחף בתהליך הצמיחה.

אתה לא בונה את התרבות הזו בחמש שנים.

 

משחק ה-Component Shell

 

עקוב אחר החלקים בפועל דרך מקלט משדר אופטי "תוצרת סין" ותמצא שיעור גיאוגרפיה.

דיודות לייזר: יפן, עם תחרות גוברת מצד ספקים מקומיים סיניים כמו Accelink עבור חלקים-נמוכים יותר. פער הביצועים ב-25G PAM4 ומעלה נותר משמעותי.

מעגלים משולבים של דרייבר ו-TIA: טייוואן שולטת באמצעות הפוטוניקה-של TSMC תהליכים סמוכים ובתי עיצוב חסרי אגדות בהסינצ'ו. Semtech, Macom וברודקום כולן מוקלטות שם בחוץ. סין מנסה לבנות חלופות מקומיות במשך עשור בהצלחה מוגבלת-כלי ה-EDA לבדם יוצרים שרשראות תלות.

מבודדים ומחזורים אופטיים: בעיקר סינים עכשיו. Casix, הפעילות הסינית של Agiltron, ותריסר שחקנים קטנים יותר בפוז'ו הפכו למעשה את הרכיבים הללו למצרך. האיכות בסדר עבור datacom.

יחידות מערך סיבים וחוסים: ייצור דיוק יפני עדיין מוביל ל-סבילות MT הדוקות. ספקים סיניים מטפלים בנפח במחברי LC/SC סטנדרטיים.

אריזות קרמיקה ותת-mounts: פיצול בין מומחים יפנים כמו Kyocera ויצרני נפח סיניים. דרישות הניהול התרמי עבור משדרי הספק-גבוהים עדיין מעדיפות מקורות יפניים.

PCB ומעגלים גמישים: טייוואן וסין היבשתית, עם כמה לוחות מיוחדים- בתדר גבוה מספקים יפניים.

 

טרפת התעריפים

 

התעריפים של 2018 עיצבו מחדש את גיאוגרפית הייצור של התעשייה בדרכים שעדיין פועלות.

לפני סעיף 301, החישוב היה פשוט: ייצור בסין תמורת עלות, משלוח לעולם. היפר-scalers וארגונים שנרכשו בהפצה או ישירות, שילמו את המחיר בסין, ולא חשבו הרבה על ארץ המוצא.

ואז נחתו 25% תעריפים. פתאום כל מנהל רכש היה צריך להבין את ההבדל בין קודי HTS, כללי טרנספורמציה מהותיים, ומה בדיוק מהווה "ייצור" לעומת "הרכבה" בעיני CBP.

התגובה הראשונית הייתה כאוס. אני מכיר חברות שממש העבירו-מודולים שהורכבו חלקית למקסיקו לצורך הכנה סופית, הדביקו עליהם תוויות "מורכב במקסיקו", וקיוותה שהחרגת התעריפים תימשך. חלק יצאו מזה. חלקם לא. האכיפה הייתה-ונשארה-לא עקבית.

השחקנים המתוחכמים יותר הקימו נוכחות ייצור בפועל במקומות ידידותיים-לתעריפים. וייטנאם משכה השקעות משמעותיות. מלזיה ספגה קצת גדות. תאילנד עברה כמה ניתוחים. Innolight פתחה מתקן בטיחואנה. FS בנויה קיבולת מקסיקנית.

אבל הנה הדבר שאף אחד לא מדבר עליו: שרשרות האספקה ​​של הרכיבים לא זזו. דיודות הלייזר עדיין מגיעות מיפן. ה-IC של הדרייברים עדיין מגיע מטייוואן. האופטיקה הפסיבית עדיין מגיעה מסין. ביצוע הרכבה סופית בווייטנאם לא מבטל את החשיפה לסין-זה רק מוסיף קפיצה לוגיסטית וכאב ראש בציות.

ההיפרסקאלרים למדו לחיות עם זה. יש להם צוותי רכש שלא עושים דבר מלבד ניהול חשיפת התעריפים. קונים קטנים יותר נלחצו.

 

מה בעצם קורה בתוך החדר הנקי

 

רוב התוכן של מקלטי משדר אופטי תקרא הגהות על תהליך הייצור בפועל. סרטוני הסיור המבריקים במפעל מציגים רובוטים וציוד נוצץ. המציאות מורכבת יותר.

הדבקה: הלייזר או שבב ה-VCSEL מחוברים לתת-מתקן באמצעות הלחמה אוקטית-בדרך כלל זהב-בדיל ב-280 מעלות -או אפוקסי מוליך. דיוק המיקום חשוב. עבור לייזרים פולטים-קצה, אתה צריך יישור לרוחב בתוך כמה מיקרונים כדי לפגוע בליבת הסיבים. עבור VCSELs המדברים עם סיבים מולטי-מודים, הטלרנסים רופפים יותר אבל אתה מציב מספר פולטים במערך.

צפיתי במפעילים מנוסים שמגיעים לתשואות-ראשונות של למעלה מ-95% בהדבקה. צפיתי גם במפעילים פחות מנוסים הורסים פסי לייזר יקרים על ידי התחממות יתר בזמן זרימה חוזרת. ההבדל הוא מגע, זיהוי תבניות, ידיעה מתי מפרק ההלחמה נראה נכון לעומת כשמשהו השתבש.

חיבור חוט: חוטי זהב או אלומיניום מחברים את התבנית לעקבות המעגל. עבור חיבורי RF-קריטיים-נתיבי האות-הגבוהים מהנהג למאפנן-אתה משתמש בחיבור סרט כדי להפחית את השראות. הקשרים החוטים נראים טריוויאליים אבל הם מגבילים תשואה עיקריים. כרית קשר מזוהמת אחת, לולאה אחת שלא במקומה המקצרת לעקיבה הבאה, והמודול נכשל במבחן הסופי.

הצמדת סיבים: הכנסת אור מהלייזר לסיב דורשת דיוק יישור שגובל באבסורד. מערכות יישור אקטיביות מניעות את הסיב למצב שממקסם את הכוח המצמד, ואז אפוקסי UV-מרפא מקפיא הכל במקום. האפוקסי מתכווץ מעט במהלך הריפוי. מהנדסי תהליכים טובים מפצים. מהנדסי תהליכים גרועים תוהים מדוע התשואות שלהם ירדו.

אטימה הרמטית: מודולי אמינות- גבוהה נאטמים מתחת לחנקן יבש בפחית מתכת עם חלונות. החותם צריך להחזיק במשך 20 שנה בסביבת טלקום. ריתוך תפר או ריתוך התנגדות עושה את העבודה. ריתוך בלייזר מהיר יותר אך מציג מתח תרמי.

כל אחד מהשלבים האלה יכול להיות אוטומטי, חצי-אוטומטי או לבצע באופן ידני. עלויות הציוד מתארכות בהתאם. קו ייצור 400G אוטומטי לחלוטין כולל שמונה ספרות. ניתן להגדיר קו ידני בפחות מ-$500K. שניהם מייצרים מודולי עבודה. ההבדל מופיע בעקביות, בתפוקה ובאמינות-לטווח ארוך.

 

 

הבדיקה היא המקום שבו חותכים פינות

 

מקלט אופטי שנבדק כהלכה עובר דרך כפפה:

בדיקה פרמטרית בטמפרטורת החדר: כוח אופטי, יחס הכחדה, רגישות מקלט, תאימות מסכת דיאגרמת עיניים. זה הימור בשולחן. כולם עושים את זה.

מחזור טמפרטורה: הפעל את אותן בדיקות ב-40 מעלות , +85 מעלות ובמספר נקודות ביניהן. זה המקום שבו יחידות שוליים נכשלות. זרם סף הלייזר משתנה עם הטמפרטורה. התפשטות תרמית מלחיצה את קשרי המות. רגישות המקלט יורדת ככל שזרם כהה של פוטודיודה עולה.

צריבה-: הפעל מודולים בטמפרטורה גבוהה בתנועה רציפה למשך 24, 48 או 168 שעות בהתאם לדרישות הלקוח. כשלים בתמותת תינוקות קורים במאות השעות הראשונות. לתפוס אותם לפני המשלוח זול יותר מאשר לתפוס אותם במרכז הנתונים.

הנה הבעיה: בדיקה עולה כסף ולוקחת זמן. תאי טמפרטורה אינם פנויים. שריפה- גוזלת שטח רצפה. כל שעה שמודול נמצא במבחן היא שעה שהוא לא שולח.

הלחץ לצמצם את זמן הבדיקה הוא קבוע. מודול שצריך צריבה של 168-שעות- אך מקבל במקום 24 שעות כנראה יעבוד בסדר. כַּנִראֶה. התפלגות הכשלים משתנה-במקום להיכשל במפעל שלך, יחידות גרועות באופן שולי נכשלות במדף של הלקוח שלושה חודשים לאחר מכן.

ראיתי שכיסוי הבדיקות משתנה לפי סדר גודל בין ספקים הטוענים לרמות איכות שוות. מפרט הלקוח אומר "צריבה-נדרשת." זה לא אומר לכמה זמן, או באיזו טמפרטורה, או באיזה דפוס תנועה.

שאל את הספק שלך איך באמת נראה כיסוי הבדיקה שלו. רובם לא יענו בכנות. אלה שירצו הם בדרך כלל אלה שאתה רוצה לקנות מהם.

 

שוק המודולים התואמים

 

ספקי מתגים גדולים-Cisco, Arista, Juniper-גובים פרמיות משמעותיות עבור המודולים האופטיים הממותגים שלהם. מותג Cisco 100G-LR4 עשוי לרשום ב-3,500 דולר. שווה ערך "תואם" מהרכב שנזן עולה 300-600 דולר.

המודולים משתמשים ברכיבים זהים או כמעט-זהים. דיודות הלייזר מגיעות מאותם ספקים יפניים. ה-ICs של מנהל ההתקן הם אותם חלקים של Semtech. ההבדל הוא: מודול ה-OEM עבר את תוכנית ההסמכה של הספק והמודול התואם לא.

כמה מודולים תואמים עובדים ללא רבב במשך שנים. חלקם נכשלים בדרכים מעצבנות אך ניתנות לניהול. חלקם נכשלים בדרכים שמפילות רשת ייצור ב-2 בצהריים ויוצרות הצבעת אצבע- בין ה-TAC של ספק המתג שלך לבין נציג המכירות של ספק המודול שלך.

מצב הכשל שראיתי לרוב: ניהול תרמי תחת פעולה מתמשכת ברוחב פס גבוה{{0}. המודול עובד מצוין במעבדה. זה עובד מצוין בחודש הראשון בייצור. ואז הקיץ מגיע, מרכז הנתונים פועל בכמה מעלות חם יותר, המודול פועל ב-3 מעלות יותר חם מהשוליים העיצוביים, והלייזר מזדקן בטרם עת.

אתה יכול להימנע מרוב זה על ידי רכישה מספקים-שלישיים בעלי מוניטין וביצוע בדיקות הסמכה משלך. חיסכון בעלויות מורכב על פני אלפי מודולים. אבל אתה צריך לעשות את הבדיקה, לא רק להניח שגיליון המפרט אומר את האמת.

 

 

מי מייצר מה איפה: מדריך גס

 

מה המשמעות של 800G ו-CPO עבור גיאוגרפיה

 

המעבר ל-800G משנה דברים. צפיפות הכוח עולה. אתגרים תרמיים מתרבים. מורכבות ה-DSP מתחזקת.

ב-800G, שולי שלמות האות הם דקים-כתער. PAM4 ב-100+ gigabaud לנתיב דורש יישומי DSP שרק חברות בודדות יכולות לבצע. מארוול. ברודקום. אֲנִי מַאֲמִין. אולי שחקן סיני אחד או שניים בדור הבא.

המשמעות: 800G מאחד את יכולת התכנון בפחות ידיים גם כשההרכבה נשארת מופצת. אתה עדיין יכול לבנות מודולי 800G בשנג'ן, אבל אתה קונה את הסיליקון מאוליגופול קטן של ספקים.

אופטיקה ארוזה-ת דוחפת עוד יותר. כאשר פונקציית מקלט המשדר משתלבת בחבילת ה-ASIC המתג, הייצור עובר ממפעלי מודולים ל-fabs של מוליכים למחצה. TSMC ואינטל הופכות לצוואר הבקבוק, לא לפארק התעשייה Longhua.

זה רחוק שנים מהפריסה המרכזית. אבל זה מגיע. וזה יבנה מחדש את מי שמייצר מה איפה בדרכים שעדיין לא ברורות.

 

עצות מעשיות לאנשים שקונים את החומר הזה

 

אם אתה פורס אלפי מודולים בשנה:

הכשיר מספר ספקים. מצב התעריפים יכול להשתנות. ספקים יכולים לצאת מהשוק. סיכון-מקור יחיד הוא אמיתי והוא ינגך אותך בסופו של דבר.

למעשה בדוק את האיכות הנכנסת. אל תסמוך רק על תעודת ההתאמה של הספק. הפעל דוגמה דרך הגדרת הבדיקה שלך. עקוב אחר שיעורי התקלות לפי ספק, לפי קוד תאריך, לפי מגרש.

להבין מאיפה מגיעים הרכיבים. ייתכן שהמודול "המיוצר בארה"ב-מכיל רכיבים קריטיים מסין. ייתכן שהמודול "סין-חינם" שלך אינו חינם-מסין כפי שנציג המכירות טוען. שרשרות האספקה ​​אטומות והתמריצים לטשטש מוצא משמעותיים.

אם אתה מפעיל פעולה קטנה יותר:

קנה מספקים-של צד שלישי מבוססים עם צוותי הנדסה אמיתיים, לא מחברות מסחר שממתגות מחדש את מה שהכי זול השבוע. הפרש המחירים בין טוב למעורפל הוא אולי 20%. ההבדל באמינות הוא אינסופי כאשר אתה פותר בעיות עם דשי קישור ב-3 לפנות בוקר.

לכולם:

הגיאוגרפיה של הייצור חשובה פחות מאיכות הייצור. מפעל-מנוהל היטב בשנג'ן מייצר מודולים טובים יותר ממפעל-שנוהל בצורה גרועה באמריקה. שפוט את הספקים לפי התהליכים שלהם, כיסוי הבדיקות שלהם, שיעורי הכישלונות שלהם בשטח-לא לפי הדגל על ​​חומרי השיווק שלהם.

הטכנולוגיה עובדת. מיליארדי מודולים נשלחים מדי שנה ורובם המכריע פועלים בדיוק כפי שצוין. האתגר הוא למצוא את הספקים ש"בדיוק כפי שצוין" שלהם כולל את המקרים הפינתיים שהרשת שלכם תפגוש בסופו של דבר.