Mô-đun sợi quang được sản xuất trên toàn thế giới

 

Thực tế Thâm Quyến Không ai tham gia thuyết trình tại triển lãm thương mại

 

Bay đến Bảo An Thâm Quyến, bắt taxi đến Long Hoa hoặc Dalang, và trong vòng 40 phút bạn sẽ đi qua nhiều nhà máy thu phát quang học hơn số lượng tồn tại ở toàn châu Âu cộng lại. Mật độ là vô lý. Tôi đã đếm được 17 nhà sản xuất SFP riêng biệt trong bán kính hai{2}}km quanh khách sạn của tôi trong một chuyến đi tìm nguồn cung ứng. Mười bảy. Một số chiếm toàn bộ khu công nghiệp. Những người khác chia sẻ một tầng duy nhất của một tòa nhà bình thường với hoạt động ép phun và một công ty sản xuất đèn LED Giáng sinh.

Đây là nơi khối lượng xảy ra. Khoảng 60 đến 70% máy thu phát quang có thể cắm trên thế giới được vận chuyển từ tỉnh Quảng Đông. Con số chính xác phụ thuộc vào cách bạn đếm-các mô-đun đã hoàn thiện so với các cụm lắp ráp phụ hay các bộ linh kiện trần trụi-nhưng mức độ lớn không gây tranh cãi.

Các nhà máy bao gồm từ hoạt động thực sự đẳng cấp thế giới-với phòng sạch Cấp 10K và máy dán khuôn tự động cho đến các cửa hàng nơi tôi đã chứng kiến ​​các công nhân-đặt các điốt laze bằng tay bằng nhíp dưới kính hiển vi soi nổi. Cả hai loại đều vận chuyển sản phẩm vượt qua các bài kiểm tra tuân thủ giống nhau. Sự khác biệt xuất hiện mười tám tháng sau về tỷ lệ thất bại tại hiện trường, nhưng lúc đó mô-đun đó là vấn đề của người khác.

 

Tại sao Nhật Bản vẫn quan trọng hơn bất cứ ai thừa nhận

 

Đây là những gì mà bản đồ chuỗi cung ứng bỏ qua: các thành phần bán dẫn phức hợp quan trọng-các bit phát ra và-photon thực tế và-photon{2}}phát hiện-vẫn chủ yếu đến từ Nhật Bản.

Điện Sumitomo. Mitsubishi Electric. Hoạt động tại Nhật Bản của Lumentum. Di sản II{3}}VI của Coherent ở Toyama. Các cơ sở này sản xuất chip laser DFB, máy phát EML và điốt quang-tốc độ cao mà các nhà lắp ráp Trung Quốc chưa thể tái tạo ở mức hiệu suất tương đương. Các EML không được làm mát 1310nm đang chạy trong mô-đun DR4 400G-của bộ siêu tỷ lệ của bạn? Vô cùng silicon của Nhật Bản. Laser bơm công suất cao{12}}trong EDFA của bạn? Tiếng Nhật. Các điốt quang tuyết lở trong OTDR của bạn? Tiếng Nhật.

Khoảng cách khoa học vật liệu là có thật. Việc phát triển các lớp epiticular indium phosphide với tính đồng nhất cần thiết cho cách tử DFB-năng suất cao đòi hỏi kiến ​​thức của tổ chức trong nhiều thập kỷ mà không được chuyển giao thông qua IP đã mua hoặc kỹ sư được thuê. Công thức nấu lò phản ứng MOCVD được độc quyền tùy theo tốc độ dòng khí và đặc tính nhiệt độ. Tri thức ngầm tồn tại trong đầu các kỹ sư quy trình, những người đã vận hành các công cụ tương tự trong 20 năm.

Có lần tôi đã dành ba ngày ở một xưởng sản xuất laser của Nhật Bản. Đã quan sát một kỹ thuật viên từ chối toàn bộ tấm bán dẫn vì quang phổ phát quang cho thấy sự dịch chuyển bước sóng 2nm so với mục tiêu. Hai nanomet. Tấm wafer có lẽ sẽ tạo ra các thiết bị chức năng. Nhưng "chức năng" không phải là thông số kỹ thuật-"trong thông số kỹ thuật ở -40 độ trong 20 năm" là thông số kỹ thuật và sự thay đổi 2nm đó cho thấy điều gì đó đã bị thay đổi trong quá trình phát triển.

Bạn không thể xây dựng nền văn hóa đó trong 5 năm.

 

Trò chơi vỏ thành phần

 

Theo dõi các bộ phận thực tế thông qua bộ thu phát quang "sản xuất tại Trung Quốc" và bạn sẽ tìm thấy bài học địa lý.

Điốt laze: Nhật Bản, với sự cạnh tranh ngày càng tăng từ các nhà cung cấp nội địa Trung Quốc như Accelink cho các bộ phận có tốc độ-thấp hơn. Khoảng cách hiệu suất ở mức 25G PAM4 trở lên vẫn còn đáng kể.

Mạch tích hợp trình điều khiển và TIA: Đài Loan thống trị nhờ các quy trình liền kề về quang tử học{0}}của TSMC và các nhà thiết kế tuyệt vời ở Hsinchu. Semtech, Macom và Broadcom đều có băng từ ngoài kia. Trung Quốc đã cố gắng xây dựng các giải pháp thay thế trong nước trong một thập kỷ nhưng thành công còn hạn chế-chỉ riêng các công cụ EDA đã tạo ra các chuỗi phụ thuộc.

Bộ cách ly và tuần hoàn quang học: Hiện nay chủ yếu là của Trung Quốc. Casix, các hoạt động tại Trung Quốc của Agiltron và hàng chục công ty nhỏ hơn ở Phúc Châu về cơ bản đã thương mại hóa các thành phần này. Chất lượng là tốt cho datacom.

Các đơn vị mảng sợi và ống nối: Quá trình sản xuất chính xác của Nhật Bản vẫn dẫn đến các ống nối MT có-dung sai chặt chẽ. Các nhà cung cấp Trung Quốc xử lý khối lượng trên các đầu nối LC/SC tiêu chuẩn.

Gói và khung phụ bằng gốm sứ: Phân chia giữa các chuyên gia Nhật Bản như Kyocera và các nhà sản xuất khối Trung Quốc. Các yêu cầu quản lý nhiệt đối với máy phát công suất-cao vẫn ưu tiên các nguồn của Nhật Bản.

PCB và mạch linh hoạt: Đài Loan và Trung Quốc đại lục, với một số bo mạch-tần số cao đặc biệt từ các nhà cung cấp Nhật Bản.

 

Cuộc tranh giành thuế quan

 

Thuế quan năm 2018 đã định hình lại địa lý sản xuất của ngành theo những cách vẫn đang diễn ra.

Trước Mục 301, phép tính rất đơn giản: sản xuất tại Trung Quốc để tính chi phí, vận chuyển ra thế giới. Các nhà kinh doanh siêu quy mô và doanh nghiệp mua thông qua phân phối hoặc trực tiếp, trả giá Trung Quốc và không quan tâm nhiều đến xuất xứ.

Sau đó, mức thuế 25% đã hạ cánh. Đột nhiên, mọi người quản lý mua hàng đều cần hiểu sự khác biệt giữa mã HTS, các quy tắc chuyển đổi quan trọng và chính xác những gì cấu thành "sản xuất" và "lắp ráp" trong mắt CBP.

Phản ứng ban đầu là hỗn loạn. Tôi biết các công ty thực sự đã vận chuyển-các mô-đun đã lắp ráp một phần đến Mexico để lắp ráp bộ sản phẩm cuối cùng, dán nhãn "Lắp ráp tại Mexico" lên chúng và hy vọng việc loại trừ thuế được giữ nguyên. Một số đã thoát khỏi nó. Một số thì không. Việc thực thi đã-và vẫn-không nhất quán.

Những người chơi tinh vi hơn đã thiết lập sự hiện diện sản xuất thực tế tại những địa điểm-thích hợp về thuế quan. Việt Nam thu hút đầu tư đáng kể Malaysia đã nhận được một số tràn. Thái Lan có một vài hoạt động. Innolight đã mở một cơ sở ở Tijuana. FS đã xây dựng năng lực của Mexico.

Nhưng đây là điều không ai nói tới: chuỗi cung ứng linh kiện không hề dịch chuyển. Các điốt laser vẫn đến từ Nhật Bản. IC điều khiển vẫn đến từ Đài Loan. Quang học thụ động vẫn đến từ Trung Quốc. Việc thực hiện công đoạn lắp ráp cuối cùng ở Việt Nam không loại bỏ được nguy cơ bị ảnh hưởng bởi Trung Quốc-nó chỉ làm tăng thêm bước nhảy vọt về hậu cần và vấn đề đau đầu về tuân thủ.

Những người siêu quy mô đã học cách sống chung với nó. Họ có đội ngũ thu mua không làm gì khác ngoài quản lý rủi ro thuế quan. Những người mua nhỏ hơn bị ép.

 

Điều gì thực sự xảy ra bên trong phòng sạch

 

Hầu hết nội dung về bộ thu phát quang học bạn sẽ đọc phần chú giải về quá trình sản xuất thực tế. Các video tham quan nhà máy hào nhoáng chiếu các robot và thiết bị sáng bóng. Thực tế phức tạp hơn.

Liên kết khuôn: Chip laser hoặc VCSEL được gắn vào một giá đỡ phụ bằng chất hàn eutectic-thường là thiếc vàng-ở 280 độ -hoặc epoxy dẫn điện. Độ chính xác của vị trí là vấn đề quan trọng. Đối với tia laze phát ra từ cạnh, bạn cần căn chỉnh các cạnh trong phạm vi vài micron để chạm tới lõi sợi quang. Đối với các VCSEL nói chuyện với sợi đa mode, dung sai sẽ lỏng hơn nhưng bạn đang đặt nhiều bộ phát trong một mảng.

Tôi đã chứng kiến ​​những người vận hành có kinh nghiệm đạt được-kết quả đầu tiên trên 95% khi liên kết khuôn. Tôi cũng đã chứng kiến ​​những người vận hành ít kinh nghiệm phá hủy các thanh laser đắt tiền bằng cách làm chúng quá nóng trong quá trình chỉnh lại dòng. Sự khác biệt là khi chạm vào, nhận dạng mẫu, biết khi nào mối hàn trông ổn và khi nào có sự cố.

Liên kết dây: Dây vàng hoặc nhôm nối khuôn với dấu vết mạch. Đối với RF-kết nối quan trọng-đường dẫn tín hiệu tốc độ cao-từ trình điều khiển đến bộ điều biến-bạn sử dụng liên kết dải băng để giảm độ tự cảm. Các liên kết dây trông có vẻ tầm thường nhưng chúng lại là yếu tố hạn chế lợi nhuận lớn. Một miếng đệm liên kết bị ô nhiễm, một vòng lặp bị đặt sai vị trí sẽ chuyển sang dấu vết tiếp theo và mô-đun không thành công trong lần kiểm tra cuối cùng.

Gắn sợi quang: Để ánh sáng từ tia laser vào sợi quang đòi hỏi độ chính xác căn chỉnh gần như vô lý. Hệ thống căn chỉnh chủ động đưa sợi đến vị trí tối đa hóa công suất ghép nối, sau đó epoxy xử lý bằng tia cực tím-sẽ đóng băng mọi thứ tại chỗ. Epoxy co lại một chút trong quá trình đóng rắn. Kỹ sư xử lý tốt sẽ đền bù. Các kỹ sư quy trình tồi tự hỏi tại sao sản lượng của họ lại giảm.

Bịt kín: Các mô-đun có độ tin cậy-cao được bịt kín dưới nitơ khô trong hộp kim loại có cửa sổ. Con dấu phải tồn tại trong 20 năm trong môi trường viễn thông. Hàn đường may hoặc hàn điện trở thực hiện công việc. Hàn laser nhanh hơn nhưng gây ra ứng suất nhiệt.

Mỗi bước trong số này có thể được tự động hóa, bán{0}}tự động hóa hoặc thực hiện thủ công. Chi phí thiết bị sẽ thay đổi theo quy mô. Một dây chuyền sản xuất 400G hoàn toàn tự động có tám con số. Một đường dây thủ công có thể được thiết lập với giá dưới 500 nghìn đô la. Cả hai đều sản xuất các mô-đun làm việc. Sự khác biệt thể hiện ở tính nhất quán, thông lượng và độ tin cậy lâu dài.

 

 

Thử nghiệm là nơi các góc được cắt

 

Một bộ thu phát quang được kiểm tra đúng cách sẽ phải trải qua một thử thách:

Kiểm tra tham số ở nhiệt độ phòng: công suất quang, tỷ lệ tuyệt chủng, độ nhạy của máy thu, tuân thủ mặt nạ sơ đồ mắt. Đây là tiền cược trên bàn. Mọi người đều làm điều này.

Chu kỳ nhiệt độ: chạy các thử nghiệm tương tự ở -40 độ , +85 độ và một số điểm ở giữa. Đây là nơi các đơn vị cận biên thất bại. Dòng ngưỡng laser thay đổi theo nhiệt độ. Sự giãn nở nhiệt làm căng các liên kết khuôn. Độ nhạy của máy thu giảm khi dòng tối photodiode tăng.

Ghi-vào: chạy mô-đun ở nhiệt độ cao trong điều kiện lưu lượng truy cập liên tục trong 24, 48 hoặc 168 giờ tùy theo yêu cầu của khách hàng. Thất bại về tỷ lệ tử vong ở trẻ sơ sinh xảy ra trong vài trăm giờ đầu tiên. Bắt chúng trước khi vận chuyển sẽ rẻ hơn so với bắt chúng ở trung tâm dữ liệu.

Đây là vấn đề: việc kiểm tra tốn tiền và mất thời gian. Buồng nhiệt độ không miễn phí. Ghi-tiêu tốn không gian sàn. Mỗi giờ một mô-đun được thử nghiệm là một giờ nó không được vận chuyển.

Áp lực giảm thời gian thử nghiệm là không đổi. Một mô-đun cần 168-giờ ghi-nhưng thay vào đó lại có 24 giờ có thể sẽ hoạt động tốt. Có lẽ. Tỷ lệ phân bổ lỗi thay đổi-thay vì lỗi ở nhà máy của bạn, các đơn vị hơi kém sẽ gặp lỗi ở giá của khách hàng ba tháng sau đó.

Tôi đã thấy phạm vi kiểm tra khác nhau tùy theo mức độ giữa các nhà cung cấp tuyên bố mức chất lượng tương đương. Thông số kỹ thuật của khách hàng cho biết "bắt buộc{1}}ghi". Nó không nói rõ trong bao lâu, ở nhiệt độ nào, hoặc theo kiểu giao thông nào.

Hãy hỏi nhà cung cấp của bạn xem phạm vi kiểm tra thực tế của họ trông như thế nào. Hầu hết sẽ không trả lời thành thật. Những người sẽ thường là những người bạn muốn mua hàng.

 

Thị trường mô-đun tương thích

 

Các nhà cung cấp bộ chuyển mạch lớn-Cisco, Arista, Juniper{1}}tính phí cao hơn đáng kể cho các mô-đun quang có thương hiệu của họ. Một chiếc LR4-mang thương hiệu Cisco-có thể được niêm yết ở mức 3.500 USD. Một chiếc tương đương "tương thích" từ một nhà lắp ráp Thâm Quyến có giá 300-600 USD.

Các mô-đun sử dụng các thành phần giống hệt nhau hoặc gần{0}}giống hệt nhau. Các điốt laser đến từ cùng một nhà cung cấp Nhật Bản. IC điều khiển là bộ phận Semtech giống nhau. Sự khác biệt là: mô-đun OEM đã trải qua chương trình đánh giá chất lượng của nhà cung cấp còn mô-đun tương thích thì không.

Một số mô-đun tương thích hoạt động hoàn hảo trong nhiều năm. Một số thất bại theo cách gây khó chịu nhưng có thể quản lý được. Một số lỗi làm mạng sản xuất ngừng hoạt động vào lúc 2 giờ sáng và khiến-có sự chỉ trích giữa TAC của nhà cung cấp thiết bị chuyển mạch và đại diện bán hàng của nhà cung cấp mô-đun của bạn.

Chế độ lỗi mà tôi thường thấy nhất: quản lý nhiệt khi vận hành băng thông-cao liên tục. Mô-đun hoạt động tốt trong phòng thí nghiệm. Nó hoạt động tốt trong tháng đầu tiên sản xuất. Khi mùa hè đến, trung tâm dữ liệu ấm hơn vài độ, mô-đun chạy nóng hơn 3 độ so với biên độ thiết kế và tia laser bị lão hóa sớm.

Bạn có thể tránh hầu hết điều này bằng cách mua từ các nhà cung cấp bên thứ ba{0}}có uy tín và tự mình thực hiện kiểm tra trình độ chuyên môn. Tiết kiệm chi phí nhờ hàng nghìn mô-đun. Nhưng bạn phải thực sự tiến hành kiểm tra chứ không chỉ cho rằng bảng thông số kỹ thuật nói lên sự thật.

 

 

Ai làm gì ở đâu: Hướng dẫn sơ bộ

 

800G và CPO có ý nghĩa gì đối với địa lý

 

Việc chuyển đổi sang 800G sẽ thay đổi mọi thứ. Mật độ năng lượng tăng lên. Những thách thức về nhiệt tăng lên gấp bội. Độ phức tạp của DSP tăng lên.

Ở 800G, biên độ toàn vẹn của tín hiệu rất mỏng-. PAM4 ở mức 100+ gigabaud mỗi làn yêu cầu triển khai DSP mà chỉ một số công ty có thể thực hiện. Tuyệt vời. Broadcom. Tín ngưỡng. Có thể một hoặc hai cầu thủ Trung Quốc ở thế hệ tiếp theo.

Ý nghĩa: 800G củng cố khả năng thiết kế cho ít người hơn ngay cả khi hoạt động lắp ráp vẫn được phân phối. Bạn vẫn có thể xây dựng các mô-đun 800G ở Thâm Quyến, nhưng bạn đang mua silicon từ một nhóm nhỏ các nhà cung cấp.

Co{0}}quang học đóng gói còn đẩy mạnh hơn nữa. Khi chức năng thu phát được tích hợp vào gói ASIC chuyển mạch, quá trình sản xuất sẽ chuyển từ nhà máy sản xuất mô-đun sang nhà máy bán dẫn. TSMC và Intel trở thành nút cổ chai chứ không phải khu công nghiệp Long Hoa.

Phải mất nhiều năm nữa mới có thể triển khai chính thống. Nhưng nó đang đến. Và nó sẽ tái cơ cấu ai làm gì ở đâu theo những cách chưa rõ ràng.

 

Lời khuyên thiết thực cho những người mua thứ này

 

Nếu bạn đang triển khai hàng nghìn mô-đun mỗi năm:

Đủ điều kiện cho nhiều nhà cung cấp. Tình hình thuế quan có thể thay đổi. Các nhà cung cấp có thể rời khỏi thị trường. Rủi ro về một nguồn-là có thật và cuối cùng nó sẽ ảnh hưởng đến bạn.

Trên thực tế kiểm tra chất lượng đầu vào. Đừng chỉ tin tưởng vào giấy chứng nhận hợp chuẩn của nhà cung cấp. Chạy mẫu thông qua thiết lập thử nghiệm của riêng bạn. Theo dõi tỷ lệ hư hỏng theo nhà cung cấp, theo mã ngày, theo lô.

Hiểu các thành phần đến từ đâu. Mô-đun "do Hoa Kỳ{1} sản xuất" của bạn có thể có các thành phần quan trọng từ Trung Quốc. Mô-đun "miễn phí tại Trung Quốc" của bạn có thể không miễn phí tại Trung Quốc-như đại diện bán hàng tuyên bố. Các chuỗi cung ứng không rõ ràng và động cơ che giấu nguồn gốc là rất lớn.

Nếu bạn đang chạy một hoạt động nhỏ hơn:

Mua từ các nhà cung cấp bên thứ ba{0}}có uy tín với đội ngũ kỹ thuật thực sự chứ không phải các công ty thương mại đổi thương hiệu cho bất cứ thứ gì rẻ nhất trong tuần này. Sự chênh lệch giá giữa tốt và sơ sài có thể là 20%. Sự khác biệt về độ tin cậy là vô hạn khi bạn khắc phục sự cố liên kết vào lúc 3 giờ sáng.

Dành cho mọi người:

Địa lý sản xuất ít quan trọng hơn chất lượng sản xuất. Một nhà máy-vận hành tốt ở Thâm Quyến sản xuất ra các mô-đun tốt hơn một nhà máy-vận hành kém ở Mỹ. Đánh giá nhà cung cấp theo quy trình, phạm vi thử nghiệm, tỷ lệ thất bại trong lĩnh vực của họ-chứ không phải bằng lá cờ trên tài liệu tiếp thị của họ.

Công nghệ này hoạt động. Hàng tỷ mô-đun được xuất xưởng mỗi năm và phần lớn hoạt động chính xác như được chỉ định. Thách thức là tìm ra các nhà cung cấp có "chính xác như được chỉ định" bao gồm các trường hợp góc mà mạng của bạn cuối cùng sẽ gặp phải.