[原创] 打破行业寡头垄断，PAM 4 DSP市场迎来新玩家
2020-09-16
14:00:36
来源: 半导体行业观察
因为5G和大数据等应用的火热，无论是在5G基础设施，还是在数据中心内部，高速的数据传输已经成为了产业的迫切需求。这就推动产业往光通信方向发展，进而带来了光模块的大量需求。
据分析机构Yole的调研指出，因为大型云服务运营商开始大量采用价格更昂贵的高速率（包括400G和800G）的光模块模块，加上电信运营商加大了5G网络的投资。市场上对光模块的需求有了明显的增长。“2019年至2025年，来自数通市场的光模块需求，将实现约20％的年复合增长率；在电信市场将实现约5％的复合年增长率”，Yole进一步指出。
所谓光模块，是指在光纤通信中完成光电转换和电光转换的的一个重要组成模块，主要由光电子器件、功能电路和光接口等组成。作为数据传输设备间的信号传输载体，光模块具有传输距离长，抗干扰，节省布线空间，易于更换等特点。
尤其是PAM 4光模块，因为拥有比传统NRZ更高的比特速率和传输效率，同时还可以降低成本等优势，这种高阶调节技术目前已被广泛应用在高速信号互连领域。随着速率的提高，高速PAM4光模块需要DSP芯片以支持高阶调制格式以提高频谱效率；解决器件及信道传输效应；处理信噪比问题。在过去，这个市场基本上是极少数国外行业巨头把持的天下。但最近，这个市场迎来了一个新玩家——Credo （默升科技）。
2008年，拥有多年IC设计经验的三位创始人以自有资金在上海张江成立了芯片公司Credo。据Credo 集团首席运营官特别助理及资本市场部总经理陈冉介绍，Credo的本意是信仰信念。而从这个名字，我们也看到了Credo在过去12年的不忘初“芯”。
陈冉进一步告诉记者，从2008年成立到2014年年间，这是公司发展的第一阶段，也是公司的技术开发阶段。在此期间，公司都是靠创始人的自有资金和创始团队的强大信念踏踏实实地做高速通讯芯片的研发，并分别于2012 年和2014年 Demo 了 65nm 28G NRZ Serdes Phy和40 nm 56G NRZ Serdes Phy。
“在这个阶段，Credo不但完成了深厚的技术积累，公司同期还为中国培养了一批从事全世界顶级速率Serdes研发的队伍和团队”，陈冉说。“在此期间，Credo还积攒了一条宝贵的经营理念，那就是Credo 的发展不能仅依赖于投资，必须能够依靠自身的商业经营而获得持续发展”，陈冉强调。
基于前些年的积累，Credo从2015年开始了Serdes IP授权业务拓展，也正式迈入了公司第二阶段，也就是默升（Credo中文名：默升科技）阶段，这也是寓意着Credo默默上升的一个阶段。“在这个阶段，Credo的团队将公司先进的技术和性能卓越的芯片及产品逐渐转化为一个个实实在在的订单”，陈冉说。公司也在这个期间也进一步拓展了其产品线。据资料显示，在2016、2017、2018和2019年这几年，Credo分别推出了线卡芯片、光模块CDR芯片、chiplet解决方案和HiWire有源电缆AEC。
而在公司领先的Serdes IP 领域，Credo 更是拥有了从 28nm/16nm/12nm 到 7nm 全工艺，从单通道 112G/56G到 28G 全速率的 SerDes IP，其IP 客户群为数据中心、云计算、大数据、5G、人工智能、自动驾驶等众多应用领域的行业顶级客户；
来到交换机芯片领域，依托于高管团队超过 20 年的行业经验及世界一流客户的鼎力支持，Credo现在提供的线卡 28nm Serdes 芯片出货量已超过 200 万颗。
经过三年的积累，Credo又带来了文章开头谈到的光通信DSP芯片，助力新一代数据中心及5G网络建设。
先看5G方面，由于引入了大带宽和低时延的应用，需要对 RAN（Radio Access Network，无线接入网）体系架构进行改进。原先4G/LTE的BBU和RRU两级结构将演进到CU、DU和AAU三级结构。这就重构了如下图所示的前传、中传和回传三个承载网络。这些网络不但面临着提速的需求，降费也是站在他们面前的一个拦路虎。
“在5G建设初期，约占总资本支出6%的光模块是一个涉及百亿的大市场。来到基站后期维护和使用成本统计中，电费将会成为其中的关键，为此打造一个低成本、低功耗和高速的光模块成为产业的发展重点”，Credo销售副总裁杨学贤告诉半导体行业观察记者。“其中的关键在于芯片”，杨学贤补充说。
而Credo 的Seagull 50 DSP芯片可以很好地解决上述这些问题。
据介绍，Seagull 50是一款多功能全双工产品。可用作Gearbox或Retimer两种模式。
在Gearbox模式下，芯片配置为：设备侧双通道24.33-25.78Gbps NRZ到线路侧单通道50.135-53.125Gbps PAM4；在Retimer模式下，配置为：单通道50.135-53.125Gbps PAM4到单通道50.135-53.125Gbps PAM4。
作为一款面向数据中心和5G无线/ eCPRI前传、中传和回传光模块等应用设计的高性能光通信数字信号处理器（DSP）。这款芯片不但满足了移动网络不断攀升的带宽需求，支持长距离传输及工业级工作温度范围（-40℃至+ 85℃），还可用于下一代支持基于PAM4调制的50Gbps SR / DR / FR / LR / ER 多种传输距离下的QSFP28，DSFP及SFP56可插拔光模块。
杨学贤也指出，Credo的这款DSP使用成熟的工艺制程，功耗表现优异，可以满足 SFP56光模块达成1.5W的功耗目标，同时也能实现 QSFP28模块2W的功耗目标。
能做到这样，公司领先的数字信号处理（DSP）技术和均衡技术功不可没。
官方资料显示，在两项技术推动下，Credo的Seagull 50能在保持高性能的同时，还维持其低成本，进而推动DML激光器的广泛使用，最终可以加速那些还未成熟的光器件的发展。“DSP还可以通过补偿由光器件、温变和光纤原因造成的光损伤及非线性效应来提供高性能、稳定可靠的光通信解决方案”，Credo方面强调。
除了应用在5G基础设施的DSP外，Credo还同时推出了面向数据中心的Dove系列DSP，以迎接数据中心光模块面临的挑战。
现在数据中心的光模块同样面临着性能、功耗和成本三大挑战。因为数据在信息社会下变的愈加重要，而数据中心加紧部署带来的光模块的增加也让功耗和成本成为相关厂商关注重点，为此推出在性能、功耗和成本方面都能平衡的光模块，也是行业的迫切需求。
杨学贤表示，公司推出的新一代Dove系列低功耗PAM4 DSP系列包括四款新品：Dove 100、Dove 150、Dove 200及Dove 400光通信DSP，这是专为下一代100G / 200G / 400G数据中心网络平台而打造的芯片。其中Dove 100（产品代码：CFD30101）是用于下一代高性能100Gbps DR/FR/LR QSFP28光模块。可将设备侧接收的四通道25.78125Gbps NRZ信号，聚合为单通道106.25Gbps PAM4传送至光侧。
Dove 150 (产品代码：CFD30501), 用于低功耗、高性能的100Gbps DR/FR/LR QSFP-56光模块。可将设备侧接收的二通道53.125Gbps PAM-4信号，聚合为以单道106.25Gbps PAM4信号传送至光侧。
Dove 200 (产品代码：CFD50501)，无需配备Gearbox或FEC转换即可实现无缝互连架构，帮助数据中心使用具有50G PAM4连接的交换机进行扩展。支持IEEE 802.3 200GBASE-SR4 / DR4 / FR4 / LR4及400GBASE-SR8规范。起中继功能，将设备侧接收的四通道53.125Gbps PAM4信号以四通道53.125Gbps PAM4信号传送至光侧。
Dove 400（产品代码：CFD60501），用于低功耗、高性能的400Gbps DR4/FR4/LR4 OSFP和QSFP-DD光模块。可将设备侧接收的八通道53.125Gbps PAM-4信号，以四通道106.25Gbps PAM4信号传送至光侧。
值得一提的是，Dove 200和Dove 400产品的每条信道（lane）都配有独立锁相环（PLL），支持分接（breakout）配置。
Credo方面强调，Dove系列在功耗、性能、易用性和架构方面都有领先的优势，在保持发射端性能表现优秀、接收端误码率基地的前提下，满足光模块对低功耗的需求，帮助数据中心用户进一步降低用电成本。
从前文陈冉的介绍我们看到，Credo迄今已经走过了两个阶段，并在这个过程中一步步夯实了自己的技术，拓宽了多家品牌客户的渠道。但他进一步指出，现在的Credo已经迈入了第三阶段。而这个阶段则以2018年成立芯境科技（上海）有限公司为起点。
陈冉表示，之所以公司取名芯境，有表达芯无止境的意思，这也是新公司英文名为 Infinita的原因。他强调，芯境的成立，就是为了给中国客户提供更及时周到的售前与售后服务，以支持中国系统厂商的快速发展。此外，公司还组建了针对中国客户的独立自主团队，覆盖了研发、销售、运营和技术支持等多个领域。公司最近两年也完成了C轮和D轮融资，为公司未来的发展储备充足的“弹药”。
“面对当前复杂的环境，我们 Credo将秉持着最初信念，克服重重困难，转危为机，充分利用公司分布的优势，打破地域的束缚，为中美两地最优秀的企业提供更优质更全面的服务”，陈冉最后说。
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