본 기술은 과학기술정보통신부 정보통신·방송 기술개발사업 일환으로 수행하는 '메가 데이터 센터 대용량 광연결을 위한 임베디드 옵틱 기반의 저가형 400Gb/s QSFP-DD 광트랜시버 기술 개발' 과제의 1, 2차년도 연구 수행 및 결과물로 'PAM-4 변조 송수신 기능 광트랜시버 연구시제품'을 구성하는 '400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술'이다. '400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술'은 하기 내용을 포함한다.
(1) 400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 구성 기술
- 50Gb/s x 8ch PAM-4, 100Gb/s x 4ch PAM-4 고속-고밀도 PCB 설계 기술
- 저 유전율 PCB 재질을 이용한 고속-고밀도 PCB 설계 기술
(2) 400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 제어 및 시험 기술
- Program firmware uploading, Initialize, operation state 제어 기술
- EQ, Data invert on/off 기술
- PLL lock 감시 기술
- Diagnostics histogram check 기능 활용 및 시험 기술
- PRBS Gen., BER checker 기능 활용 및 시험 기술
- 고품질 영상, 초실감 미디어 서비스 등 초광대역, 초실감 서비스 인프라를 제공하여 일반 인류의 풍요로운 라이프 스타일을 제공하려는 노력으로 인하여 데이터센터 스위치/라우터 장비, B5G 이동통신 프론트홀/백홀 광전송 장비, 메트로/코어 광전송 장비 등에서의 데이터 처리 속도와 양은 지속적으로 증가되고 있음.
- 메가 데이터 센터는 225,000 ft2이상의 면적에 9,001개 이상의 렉이 보유된 데이터센터로 정의되는데, 최근 건설이 완료 되었거나 건설 중인 데이터 센터의 규모는 메가 데이터센터의 5~32배 규모로 커지고 있는 추세임.
- 구글, 페이스북, 아마존 등의 서비스 제공자(service provider)들은 건설비용을 낮추기 위해 현재 사용 중인 100Gb/s 전송속도의 광트랜시버를 400Gb/s의 광트랜시버로 대체하려는 움직임이 2017년부터 이미 시작 되었고, 2019년은 이를 위한 프로토 타입의 시험이 진행 중임.
- 2007년 구글의 데이터 센터 운영 비용으로 2조 3천억원이 사용되자 기존 시스템 업체에서 광트랜시버를 선정하지 않고 데이터 센터가 광트랜시버를 직접 접촉 및 선정하고 있으므로 광트랜시버 시장의 안정성이 매우 높음
- ‘400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술’을 이용하여 ‘400Gb/s PAM-4 변조방식 광트랜시버’를 구현함으로써 해외 선진 업체와 동등한 기술력을 확보 할 수 있고, 아울러, ‘400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술’을 이용하여 공정-시험 플랫폼에 활용 가능 하므로, 글로벌 선도 업체들에 대한 OEM 및 ODM 제안을 수주하여 안정적 매출처 확보
- ‘400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술’은 50G x 8ch PAM-4 Client RX 및 TX, 100G x 4ch PAM-4 Line Rx [0:3] Tx [0:3], 4:8 demux 및 Retimer x 4, 8:4 mux 및 Retimer x 8, MonClk P/N 등의 하드웨어 기능을 지원하며, 아울러 ‘400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술’은 Program firmware uploading, Initialize, operation state, PRBS config-checker status, 그리고 8 x 50Gb/s PAM-4 Client side에서의 3 tap EQ, Data invert on/off, Swing, Inner/outer eye, PLL lock, diagnostics histogram check, PRBS Gen., BER checker, 그리고 4 x 100Gb/s PAM-4 Line side에서의 3 tap EQ, Data invert on/off, Swing, Inner/outer eye, PLL lock, diagnostics histogram check, PRBS Gen., BER checker 등과 같은 소프웨어 기능을 지원하는 특징을 제공 함.
- 이러한 기능적 특징은 '400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술'은 400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 시험 및 공정에서 PPG-BERT 기능으로 활용 가능하며, '400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술'의 구성 회로 소자 Size 조정하여 400Gb/s QSFP-DD 광트랜시버의 구성이 가능 함.
<기술이전의 내용>
(1) 400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 구성 기술
- 50Gb/s x 8ch PAM-4, 100Gb/s x 4ch PAM-4 고속-고밀도 PCB 설계 기술
- 저 유전율 PCB 재질을 이용한 고속-고밀도 PCB 설계 기술
(2) 400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 제어 및 시험 기술
- Program firmware uploading, Initialize, operation state 제어 기술
- EQ, Data invert on/off 기술
- PLL lock 감시 기술
- Diagnostics histogram check 기능 활용 및 시험 기술
- PRBS Gen., BER checker 기능 활용 및 시험 기술
<기술이전의 범위>
(1) 기술문서
- 요구사항 정의서, 상세설계서, 시험절차/결과서: 제공
(2) S/W
- 4 레벨 진폭 변조 송수신 기능 보드 제어 프로그램 소스 및 실행 파일: 제공
(3) 하드웨어
- 400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술 시제품 보드: 1 set 대여
(대여 기간: 기술 이전 계약 체결 후 3개월 이내)
- 400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술 시제품 보드의 회로도(Schematic): 제공
- 400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술 시제품 보드의 아트워크(Artwork): 제공
- 400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술 시제품 보드의 거버 파일(Gerber): 제공
- [직접시장] '400Gb/s PAM-4 변조방식 송수신 기술'은 50G x 8ch PAM-4 Client RX 및 TX, 100G x 4ch PAM-4 Line Rx [0:3] Tx [0:3]의 인터페이스를 활용 하려는 100Gb/s, 200Gb/s, 400 Gb/s, 800Gb/s 에 활용 가능하려는 데이터 센터를 직접 시장으로 적용 가능하고,
- [간접시장] 이러한 신호 속도를 요구하는 고속·대용량 광연결(Optical Inter-connectivity)의 Optical HDMI, Super Computer, 항공·선박 광통신망, 스마트 시티 등의 활용·간접 시장으로 확대되는 기회를 제공함.
- ‘공정 단순화’, ‘저가화’, ‘국산화’의 추가 경쟁 요인을 갖출 수 있는 핵심 기술 확보