يتم تصنيع وحدات الألياف الضوئية في جميع أنحاء العالم

 

واقع شنتشن لا أحد يضعه في العروض التقديمية للمعارض التجارية

 

سافر إلى شنتشن باوان، واستقل سيارة أجرة إلى لونغهوا أو دالانغ، وسوف تمر بمصانع أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية في أربعين دقيقة أكثر مما يوجد في جميع أنحاء أوروبا مجتمعة. الكثافة سخيفة. لقد أحصيت سبعة عشر مصنعًا منفصلاً لـ SFP داخل دائرة نصف قطرها - كيلومترين من الفندق الذي أقيم فيه خلال رحلة توريد واحدة. سبعة عشر. بعضها يحتل مناطق صناعية بأكملها. يتشارك آخرون في طابق واحد من مبنى عادي به عملية قولبة بالحقن وشركة تصنع مصابيح عيد الميلاد LED.

هذا هو المكان الذي يحدث فيه الحجم. ما بين 60 إلى 70 بالمائة من أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية القابلة للتوصيل في العالم تأتي من مقاطعة قوانغدونغ. يعتمد العدد الدقيق على كيفية حساب-الوحدات النمطية النهائية مقابل التجميعات الفرعية مقابل مجموعات المكونات العارية-ولكن الحجم ليس مثيرًا للجدل.

تتراوح المصانع من عمليات ذات مستوى عالمي حقيقي- مع غرف نظيفة من الفئة 10K وأدوات ربط القوالب الآلية إلى المتاجر حيث شاهدت عمالًا يقومون-بوضع صمامات ثنائية ليزر باستخدام ملاقط تحت مجهر استريو. يقوم كلا النوعين بشحن المنتج الذي يجتاز نفس اختبارات المطابقة. يظهر الفرق بعد ثمانية عشر شهرًا في معدلات الفشل الميداني، ولكن بحلول ذلك الوقت تكون الوحدة مشكلة شخص آخر.

 

لماذا لا تزال اليابان مهمة أكثر مما يعترف به أي شخص؟

 

إليك ما تتجاهله خرائط سلسلة التوريد: مكونات أشباه الموصلات المركبة المهمة-الفوتون الفعلي-التي تنبعث منها وتكتشف الفوتون-البتات-لا تزال تتدفق في الغالب من اليابان.

سوميتومو اليكتريك. ميتسوبيشي اليكتريك. عمليات Lumentum اليابانية. إرث Coherent's II-السادس الرائع في توياما. تنتج هذه المرافق شرائح الليزر DFB، وأجهزة إرسال EML، والثنائيات الضوئية عالية السرعة التي لا يستطيع المجمعون الصينيون تكرارها بعد بمستويات أداء مكافئة. هل تعمل وحدات EML غير المبردة مقاس 1310 نانومتر في وحدات 400G-DR4 الخاصة بجهاز Hyperscaler الخاص بك؟ السيليكون الياباني بأغلبية ساحقة. ما هي قوة-الليزر العالية في أجهزة EDFA لديك؟ اليابانية. الثنائيات الضوئية الانهيارية في OTDR الخاص بك؟ اليابانية.

الفجوة في العلوم المادية حقيقية. إن تنمية الطبقات الفوقية من فوسفيد الإنديوم بالتوحيد المطلوب لشبكات DFB ذات الإنتاجية العالية- يتطلب عقودًا من المعرفة المؤسسية التي لا تنتقل عبر الملكية الفكرية المكتسبة أو المهندسين المعينين. تعتبر وصفات مفاعل MOCVD ملكية خاصة لمعدلات تدفق الغاز ودرجات الحرارة. وتعيش المعرفة الضمنية في رؤوس مهندسي العمليات الذين كانوا يستخدمون نفس الأدوات لمدة عشرين عامًا.

قضيت ثلاثة أيام في مصنع ليزر ياباني ذات مرة. شاهدت أحد الفنيين وهو يرفض رقاقة كاملة لأن طيف التألق الضوئي أظهر تحولًا في الطول الموجي قدره 2 نانومتر عن الهدف. اثنان نانومتر. من المحتمل أن تكون الرقاقة قد أنتجت أجهزة وظيفية. لكن "الوظيفية" لم تكن المواصفات-"ضمن المواصفات عند -40 درجة على مدى 20 عامًا" كانت المواصفات، ويشير هذا التحول بمقدار 2 نانومتر إلى أن شيئًا ما قد انجرف في عملية النمو.

لا يمكنك بناء تلك الثقافة في خمس سنوات.

 

لعبة مكون شل

 

اتبع الأجزاء الفعلية من خلال جهاز إرسال واستقبال بصري "صنع في الصين" وستجد درسًا في الجغرافيا.

صمامات الليزر الثنائية: اليابان، مع تزايد المنافسة من الموردين المحليين الصينيين مثل Accelink على الأجزاء ذات السرعة المنخفضة. لا تزال فجوة الأداء عند 25G PAM4 وما فوق كبيرة.

الدوائر المتكاملة لـ Driver وTIA: تهيمن تايوان من خلال عمليات الضوئيات التابعة لشركة TSMC-والعمليات المجاورة وبيوت التصميم الخالية من التصاميم في هسينشو. كل من Semtech وMacom وBroadcom جميعهم مسجلون هناك. تحاول الصين بناء بدائل محلية منذ عقد من الزمن بنجاح محدود-تعمل أدوات EDA وحدها على إنشاء سلاسل التبعية.

العوازل الضوئية والدورات الدموية: معظمها صيني الآن. وقد نجحت عمليات كاسيكس، وأجيلترون الصينية، وعشرات من اللاعبين الأصغر حجماً في فوتشو في تحويل هذه المكونات إلى سلعة أساسية. الجودة جيدة بالنسبة لـ datacom.

وحدات وحلقات مصفوفة الألياف: لا يزال التصنيع الياباني الدقيق يؤدي إلى تحقيق -حلقات MT ذات تسامح محكم. يتعامل الموردون الصينيون مع حجم موصلات LC/SC القياسية.

عبوات السيراميك والتركيبات الفرعية: مقسمة بين المتخصصين اليابانيين مثل Kyocera والشركات المصنعة للحجم الصيني. لا تزال متطلبات الإدارة الحرارية لأجهزة الإرسال ذات القدرة العالية-تفضل المصادر اليابانية.

مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور والدوائر المرنة: تايوان والبر الرئيسي للصين، مع بعض اللوحات المتخصصة عالية التردد-من الموردين اليابانيين.

 

صراع التعريفة

 

أعادت التعريفات الجمركية لعام 2018 تشكيل جغرافية التصنيع في الصناعة بطرق لا تزال مستمرة.

قبل القسم 301، كان الحساب بسيطا: التصنيع في الصين مقابل التكلفة، والشحن إلى العالم. اشترت شركات Hyperscale والمؤسسات من خلال التوزيع أو المباشر، ودفعت السعر الصيني، ولم تفكر كثيرًا في بلد المنشأ.

ثم هبطت الرسوم الجمركية بنسبة 25٪. وفجأة، أصبح كل مدير مشتريات في حاجة إلى فهم الفرق بين رموز HTS، وقواعد التحول الجوهرية، وما يشكل بالضبط "التصنيع" مقابل "التجميع" في نظر الجمارك وحماية الحدود.

وكان الرد الأولي هو الفوضى. أعرف شركات تقوم بشحن الوحدات المجمعة جزئيًا إلى المكسيك من أجل التجهيز النهائي، وألصقت عليها ملصقات "تم التجميع في المكسيك"، وكانت تأمل في استمرار استثناء التعريفة الجمركية. البعض أفلت من العقاب. البعض لم يفعل ذلك. كان التنفيذ-ولا يزال-غير متسق.

ونجحت الشركات الأكثر تطورًا في إنشاء تواجد فعلي للتصنيع في مواقع صديقة للتعريفة-. اجتذبت فيتنام استثمارات كبيرة. التقطت ماليزيا بعض الفائض. حصلت تايلاند على عدد قليل من العمليات. افتتحت Innolight منشأة في تيجوانا. قامت FS ببناء القدرة المكسيكية.

ولكن هذا هو الشيء الذي لا يتحدث عنه أحد: سلاسل توريد المكونات لم تتحرك. لا تزال الثنائيات الليزرية تأتي من اليابان. لا تزال أجهزة التشغيل المرحلية تأتي من تايوان. البصريات السلبية لا تزال تأتي من الصين. إن إجراء التجميع النهائي في فيتنام لا يمنع التعرض للصين-بل يضيف فقط خطوة لوجستية ومشكلات تتعلق بالامتثال.

لقد تعلم المقياس الفائق التعايش معه. لديهم فرق شراء لا تفعل شيئًا سوى إدارة التعرض للتعريفة. تم الضغط على المشترين الصغار.

 

ما يحدث بالفعل داخل الغرفة النظيفة

 

ستقرأ معظم محتوى أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية عن عملية التصنيع الفعلية. تُظهر مقاطع الفيديو اللامعة لجولة المصنع الروبوتات والمعدات اللامعة. أما الواقع فهو أكثر تعقيداً.

ربط القالب: يتم ربط الليزر أو شريحة VCSEL بتركيبة فرعية باستخدام لحام سهل الانصهار -عادةً ما يكون من الذهب-قصدير عند 280 درجة - أو إيبوكسي موصل. دقة التنسيب مهمة. بالنسبة لأشعة الليزر التي ينبعث منها الحافة-، تحتاج إلى محاذاة جانبية في حدود بضعة ميكرونات لتصل إلى قلب الألياف. بالنسبة لـ VCSELs التي تتحدث إلى الألياف متعددة الأوضاع، تكون التفاوتات أكثر مرونة ولكنك تضع بواعث متعددة في صفيف.

لقد شاهدت المشغلين ذوي الخبرة يحققون عائدات أولية-تتجاوز 95% عند ربط القوالب. لقد شاهدت أيضًا مشغلين أقل خبرة وهم يدمرون قضبان الليزر باهظة الثمن عن طريق تسخينها بشكل مفرط أثناء إعادة التدفق. الفرق هو اللمس، والتعرف على الأنماط، ومعرفة متى يبدو مفصل اللحام صحيحًا مقابل متى حدث خطأ ما.

ربط الأسلاك: تقوم أسلاك الذهب أو الألومنيوم بتوصيل القالب بآثار الدائرة. بالنسبة إلى -اتصالات التردد اللاسلكي الحرجة-مسارات الإشارة ذات السرعة العالية-من المحرك إلى المُعدِّل-، يمكنك استخدام ربط الشريط لتقليل الحث. تبدو السندات السلكية تافهة ولكنها تمثل محددًا رئيسيًا للعائد. لوحة ربط ملوثة واحدة، وحلقة واحدة في غير مكانها والتي تقصر إلى التتبع التالي، وتفشل الوحدة في الاختبار النهائي.

مرفق الألياف: يتطلب الحصول على الضوء من الليزر إلى الألياف دقة محاذاة تكاد تكون سخيفة. تعمل أنظمة المحاذاة النشطة على دفع الألياف إلى الموضع الذي يزيد من الطاقة المقترنة، ثم يقوم علاج الإيبوكسي بالأشعة فوق البنفسجية - بتجميد كل شيء في مكانه. ينكمش الإيبوكسي قليلاً أثناء العلاج. مهندسو العمليات الجيدة يعوضون. يتساءل مهندسو العمليات السيئون عن سبب انخفاض إنتاجيتهم.

الختم المحكم:-يتم إغلاق الوحدات ذات الموثوقية العالية تحت النيتروجين الجاف في علبة معدنية ذات نوافذ. يجب أن يبقى الختم لمدة 20 عامًا في بيئة الاتصالات. لحام التماس أو اللحام بالمقاومة يقوم بهذه المهمة. يعتبر اللحام بالليزر أسرع ولكنه يسبب إجهادًا حراريًا.

يمكن إجراء كل خطوة من هذه الخطوات تلقائيًا، أو-شبه تلقائية، أو تنفيذها يدويًا. حجم تكاليف المعدات وفقا لذلك. يتكون خط إنتاج 400G الآلي بالكامل من ثمانية أرقام. يمكن إعداد خط يدوي بأقل من 500 ألف دولار. كلاهما ينتج وحدات عمل. ويظهر الفرق في الاتساق والإنتاجية والموثوقية-على المدى الطويل.

 

 

الاختبار هو حيث يتم قطع الزوايا

 

يمر جهاز الإرسال والاستقبال البصري الذي تم اختباره بشكل صحيح بتحدي:

الاختبارات البارامترية في درجة حرارة الغرفة: الطاقة الضوئية، نسبة الانقراض، حساسية المستقبل، الامتثال لقناع مخطط العين. هذه حصص الطاولة. الجميع يفعل هذا.

دورة درجة الحرارة: قم بإجراء نفس الاختبارات عند -40 درجة و +85 درجة وعدة نقاط بينهما. هذا هو المكان الذي تفشل فيه الوحدات الهامشية. عتبة الليزر الحالية تتغير مع درجة الحرارة. التمدد الحراري يشدد على روابط القالب. تتدهور حساسية جهاز الاستقبال مع زيادة التيار المظلم للثنائي الضوئي.

الاحتراق-: تشغيل الوحدات عند درجة حرارة مرتفعة في ظل حركة مرور مستمرة لمدة 24 أو 48 أو 168 ساعة حسب متطلبات العميل. تحدث حالات فشل وفيات الرضع في أول بضع مئات من الساعات. يعد التقاطها قبل الشحن أرخص من التقاطها في مركز البيانات.

وهنا تكمن المشكلة: الاختبار يكلف أموالاً ويستغرق وقتاً. غرف درجة الحرارة ليست مجانية. يستهلك النسخ-مساحة الأرضية. كل ساعة يتم فيها اختبار الوحدة هي ساعة لا يتم شحنها.

الضغط لتقليل وقت الاختبار ثابت. من المحتمل أن تعمل الوحدة التي تحتاج إلى 168-حرقًا لمدة 168 ساعة-لكنها تحصل على 24 ساعة بشكل جيد. من المحتمل. يتغير توزيع الفشل-بدلاً من الفشل في المصنع الخاص بك، تفشل الوحدات ذات العيوب الهامشية في رفوف العميل بعد ثلاثة أشهر.

لقد رأيت أن تغطية الاختبار تختلف حسب الحجم بين الموردين الذين يطالبون بمستويات جودة متساوية. تقول مواصفات العميل "النسخ-مطلوب." لا يُذكر المدة، أو في أي درجة حرارة، أو تحت أي نمط مروري.

اسأل المورد الخاص بك عن الشكل الذي تبدو عليه تغطية الاختبار فعليًا. معظمهم لن يجيبوا بصراحة. عادةً ما يكون الأشخاص الذين تريد الشراء منهم هم الأشخاص الذين ترغب في الشراء منهم.

 

سوق الوحدات المتوافقة

 

يتقاضى كبار موردي المحولات-Cisco، وArista، وJuniper-رسومًا باهظة مقابل الوحدات الضوئية التي تحمل علاماتهم التجارية. قد يتم عرض جهاز 100G-LR4 الذي يحمل علامة Cisco- بسعر 3500 دولار. سعر المعادل "المتوافق" من مجمع Shenzhen يتراوح بين 300 إلى 600 دولار.

تستخدم الوحدات مكونات متطابقة أو شبه متطابقة. تأتي صمامات الليزر الثنائية من نفس الموردين اليابانيين. إن برامج التشغيل المرحلية هي نفس أجزاء Semtech. الفرق هو أن وحدة OEM مرت ببرنامج تأهيل البائع ولم تمر الوحدة المتوافقة بذلك.

تعمل بعض الوحدات المتوافقة بشكل لا تشوبه شائبة لسنوات. يفشل البعض بطرق مزعجة ولكن يمكن التحكم فيها. يفشل البعض بطرق تؤدي إلى تعطيل شبكة الإنتاج في الساعة 2 صباحًا وإنشاء إشارة بالإصبع- بين TAC الخاص ببائع المحول ومندوب مبيعات مورد الوحدة الخاصة بك.

وضع الفشل الذي رأيته في أغلب الأحيان: الإدارة الحرارية في ظل عملية مستدامة ذات نطاق ترددي عالٍ-. الوحدة تعمل بشكل جيد في المختبر. يعمل بشكل جيد في الشهر الأول من الإنتاج. ثم يأتي الصيف، ويصبح مركز البيانات أكثر دفئًا ببضع درجات، وتعمل الوحدة بأكثر من 3 درجات من هامش التصميم، ويصبح الليزر قديمًا قبل الأوان.

يمكنك تجنب معظم هذا عن طريق الشراء من موردي الطرف الثالث-ذوي السمعة الطيبة وإجراء اختبار التأهيل الخاص بك. مجمع وفورات التكلفة على مدى آلاف الوحدات. ولكن عليك أن تقوم بالاختبار فعليًا، وليس فقط أن تفترض أن ورقة المواصفات تقول الحقيقة.

 

 

من يصنع ماذا وأين: دليل تقريبي

 

ماذا يعني 800G وCPO للجغرافيا

 

الانتقال إلى 800G يغير الأشياء. تزداد كثافة الطاقة. تتضاعف التحديات الحرارية. يزداد تعقيد DSP.

عند 800 جيجا، تكون هوامش سلامة الإشارة رفيعة جدًا-. يتطلب PAM4 بسرعة 100+ جيجابود لكل حارة تنفيذ معالجات الإشارة الرقمية (DSP) التي لا يمكن تنفيذها إلا لعدد قليل من الشركات. مارفيل. برودكوم. عقيدة. ربما واحد أو اثنين من اللاعبين الصينيين في الجيل القادم.

المعنى الضمني: يعمل 800G على دمج القدرة على التصميم في عدد أقل من الأيدي حتى مع استمرار توزيع التجميع. لا يزال بإمكانك بناء وحدات 800G في شنتشن، ولكنك تشتري السيليكون من احتكار قلة من الموردين.

تساهم العناصر البصرية المجمعة- في الدفع نحو المزيد من التقدم. عندما يتم دمج وظيفة جهاز الإرسال والاستقبال في حزمة ASIC للمحول، يتحول التصنيع من مصانع الوحدات النمطية إلى مصانع أشباه الموصلات. أصبحت TSMC وIntel هي عنق الزجاجة، وليس منطقة Longhua الصناعية.

هذا بعيد عن النشر السائد بسنوات. لكنه قادم. وستعيد هيكلة من يصنع ماذا وأين بطرق ليست واضحة بعد.

 

نصيحة عملية للأشخاص الذين يشترون هذه الأشياء

 

إذا كنت تنشر آلاف الوحدات سنويًا:

تأهيل العديد من الموردين. يمكن أن يتغير الوضع التعريفي. يمكن للموردين الخروج من السوق. إن خطر مصدر واحد-هو خطر حقيقي وسوف يضرك في النهاية.

في الواقع اختبار الجودة الواردة. لا تثق فقط بشهادة المطابقة الخاصة بالبائع. قم بتشغيل عينة من خلال إعداد الاختبار الخاص بك. تتبع معدلات الفشل حسب المورد، حسب رمز التاريخ، بالقرعة.

افهم من أين تأتي المكونات. قد تحتوي الوحدة "-المصنعة في الولايات المتحدة" على مكونات مهمة من الصين. قد لا تكون الوحدة "مجانية-الصين" مجانية مثل الصين-كما يدعي مندوب المبيعات. فسلاسل التوريد غير شفافة، والحوافز لإخفاء المصدر كبيرة.

إذا كنت تقوم بتشغيل عملية أصغر:

يمكنك الشراء من موردي الطرف الثالث-المعتمدين مع فرق هندسية حقيقية، وليس من الشركات التجارية التي تغير العلامة التجارية لأي شيء يكون أرخص هذا الأسبوع. ربما يكون فرق السعر بين الجيد والسطحي 20٪. يكون فرق الموثوقية لا نهائيًا عندما تقوم باستكشاف أخطاء لوحات الارتباط وإصلاحها في الساعة 3 صباحًا.

للجميع:

جغرافية التصنيع أقل أهمية من جودة التصنيع. ينتج المصنع-الذي يتم إدارته بشكل جيد في شنتشن وحدات أفضل من المصنع الذي-يدار بشكل سيئ في أمريكا. احكم على الموردين من خلال عملياتهم، وتغطيتهم للاختبارات، ومعدلات فشلهم الميدانية-وليس من خلال العلامة الموجودة على موادهم التسويقية.

تعمل التكنولوجيا. يتم شحن مليارات الوحدات كل عام، وتعمل الغالبية العظمى منها تمامًا كما هو محدد. ويتمثل التحدي في العثور على الموردين الذين يتضمن "تمامًا كما هو محدد" الحالات الأساسية التي ستواجهها شبكتك في النهاية.