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光纤网路用IC迈入白热化竞争
 

【作者: 吳秉思】2000年12月01日 星期五

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1999年以来光纤通讯的发展受到Ethernet需求的鼓舞而如日中天。不只是光纤零组件,光纤通讯晶片的市场也一片热络,长久在此领域耕耘的制造商终得扬眉吐气。在同样的通讯领域范围中,愈靠近光纤通讯发展的业者,其毛利率愈加(图一)。在后势看好的情形下,各晶片制造商无不奋力改进,在制程、产品源扩展及产品高速化上更下功夫,企图扩展更大的版图。



《图一 2000年第二季各通讯相关业者毛利率比较》
《图一 2000年第二季各通讯相关业者毛利率比较》

SO NET竞争白热化,以CMOS低价化为必要手段

Internet对流量需求的大幅增加,自然直接反应在充当主干角色的光纤传输网路设备SONET上。 SONET在所有Internet IC的种类中,在1999年的市场规模居次,但因平均单价和CAGR高于10M/100M Ethernet而居第一。尤其是在更高速的OC-192,将渐成市场主流,成长率更是傲人(表一)。



《表一 SONET芯片之市场规模预测》
《表一 SONET芯片之市场规模预测》

SONET的成长除了依靠光纤网路的积极布设之外,DWDM(波长多工多工器)的积极引进也是一大助力。 DWDM使一条光纤能够传输数十倍到数百倍的流量。电信自由化使光纤干道持有者得以将备用的光纤(dark fiber)租给固网业者,也是促使SONET成长快速的动力。


为配合光纤高速的传输能力,通常SONET的晶片都是由特定制程所制造,如Bipolor、BiCMOS或FaAs。但在泛用的CMOS制程逐渐进入0.18㎜之后,改使用便宜的CMOS制程已渐成为可能。另一方面SONET晶片的供应商通常都是IDM,这些公司都和SONET设备制造商建立良好的合作关系,其他对手并不容易进入。但是在CMOS制程渐成可能,再加上市场规模瞬时放大,市场反应较快的专业IC设计公司,较容易找到晶片代工来源,以较低价和更具弹性的设计打入市场。于是部分专业IC设计公司可在SO NET的市场竞争力愈来愈强,神似在当年进军Ethernet的市场一样,如Vitesse、AMCC、PMC-Sierra等。


依照SONET的市场规模,目前以OC-48最大,但OC-192则在成长率上领先。部分业者已将OC-192视为最具关键性的市场,如Vitesse和NewPort已在2000年春季宣布CMOS制程的OC-192传收器。 NewPort在2000年夏则被Broadcom所并购。 AMCC则在同一时间和MMC合并。这些动作皆在延伸产品线至其他领域,如Broadcom从LAN跨足到WAN,或相互弥补产品线的漏洞,如AMCC和MMC之合并案,显现出市场竞争激烈的程度。Vitesse的动作也十分积极,屡有并购行动(图二),并使其成为SONET IC的最大供应商,打败昔日的盟主Lucent(表二)。 SONET的开发业者已经积极在制程上寻求既便宜又具优越性能效益的制程,如CMOS或SiGe(图三)可望成为台湾晶圆代工业注入新的商机。



《表二 SONET芯片供货商排名》
《表二 SONET芯片供货商排名》

《图二 Vitesse推展版图甚为积极》
《图二 Vitesse推展版图甚为积极》

《图三 SONET用IC使用之制程趋势》
《图三 SONET用IC使用之制程趋势》

10G-bit Ethernet速度追上SONET,创造网路业界进入电信业机会

在2000年5月的Tele communications杂志美国版所刊出的2000年十大通讯技术当中,10-Gigabit Ethernet是当中获选的一个项目。 Ethernet在90年代以后,几乎平均每四年速度便成长约10倍。 1990年使用双绞线的10M Ethernet版本标准化;四年之后100M的Ethernet标准亦底定。而使用光纤为传输媒介的1G级Ethernet也在1998年确定标准,紧接着双绞线的1G Ethernet亦为可行。 Ethernet速度的快速成长,得利于网路时代来临对频宽的强烈需求,以及业界间彼此激烈的竞争所导致。IT产业下的任何技术或产品本就依循此准则,并不令人意外。但是网路业界迈入10-G Ethernet的确具有划时代的革命性意义(表三)。



《表三 10Gb Ethernet交换器市场》
《表三 10Gb Ethernet交换器市场》

传统上电信通讯领域存在着网路业者难以逾越的鸿沟。电信市场一向是属于封闭性质,由数家通讯巨擘所垄断。他们能有此能耐,依靠的乃是长久累积的实务经验所能提供的高速极高可靠度的技术和服务。事实上,网路业者也没有适当的著力点切入此市场,直到Ethernet速度逼近SONET/SDH水准,方有最起码的机会。


Ethernet 相当成功的网路产品

Ethernet自80年代初期开始正式商品化以来,即是被视为相当成功的区域网路标准(表四)。并...匹敌技术。 Ethernet的成功大致尚可归功于其灵活的弹性;在传输介质方面,从过去厚重的同电缆进化至现在最常用的双绞线,乃至于未来的光纤;在拓朴方面,可有...和路由器等,可依实际的需要,给予最佳化的设计;在速度方面,从1Mbps、10Mbps、1Gbps...中小企业到大企业不同的需求。除了充分的弹性之外,拓朴的简单化使设备的构成单纯,促使各方业者竞相投入,激烈竞争的结果,使得零组件和设备价格急遽下降。



《表四 网络界面卡出货量预测》
《表四 网络界面卡出货量预测》

Ethernet可算是少数半导体产品中能同时让最低阶和最高阶共存,实是网路多元化结果的表征。有的业者选择了利​​基市场或中低阶产品,虽无法享受最高利润,却可回避高度的技术竞争。以台湾业者为代表。有些业者锁定最具挑战性的产品,追求Ethernet的极限,以美系业者为代表。在Internet等网路应用刺激网路频宽大幅扩增的情况之下,Ethernet逐渐由M级推进至G级,乃至于10G级,传输介质业已由双绞线前进至光纤。Ethernet进军至10G级,可算是跨入一个划时代的新纪元,因为其速度已经相当于电信光纤传输设备SONET/SDH的OC-192(约9.95Gbps)等级,使得Ethernet得以摆脱区域网路的局限,跨入电信通讯的新领域。归功于美系前瞻性业者的开天辟地,使Ethernet的发展空间无线宽广,自然鼓舞了居于跟随者角色的台湾业者,坚定永续经营的意志。


10Gbit Ethernet成本为SONET的1/4,2004年数十倍美元市场潜力

Internet带动的资料传输流量成长高于语音,使得另外一个重要的契机是网路业界的资料通讯技术可以立刻移植到电信系统上,尤其是新兴固网业者全新的骨干网路,可以径采用网路业者的解决方案。既有的电信业者则可利用以步建完成但未使用的光纤(Dark Fiber),配合10G Ethernet技术来从事新的服务,不需变动到既有的设备。


下一个问题是网路业者如何说服电信业者转用10G Ethernet,其最大的筹码便是极低廉的成本。依据Lucent的说法,10G Ethernet的价格只有同等级SONET/SDH的1/4而已。以同一界面的设备而言,10G Ethernet的价格约为6万美元,但是SONET/SDH竟索价25万美元;不止于此,10G Ethernet设备的占用面积还小于SONET/SDH,对于机房的建设成本亦有抑制的效果。 SONET/SDH的高单价源由于对高信赖度的考量,其设计是以25年连续运转为基准,能通过温度乃至于地震的测试。Cisco以为10G Ethernet的成本优势在于所运用的管理机能,雷射模组和传输媒介以及资料传送时脉设计上所取得。 Lucent甚至不讳言2004年以后,10G Ethernet的市场将不亚于SONET/SDH。某市场分析公司指出,10G-bit Ethernet每埠的价格约为1G-bit Ethernet每埠价格的8.3倍;换言之在相同的速度下,使用10G-bit Ethernet的成本将比1G-bit Ethernet节省17% 。 IDC估计2004年时,10G-bit Ethernet的市场约为10亿美元,Dataquest则预测36亿美元。


不过,10G-bit Ethernet虽然在成本上占有优势,并非就无懈可击。 IDC便指出10G-bit Ethernet欠缺SONET所拥有的连结管理能力,遂无从追踪连结的错误。业界已有数个提案,将数位表袋(wrapper)内含在10G-bit Ethernet的讯号框内,便可解决此问题,唯需额外增加成本和复杂度。 Nortel并不认为10G-bit Ethernet可凭其成本优势颠覆电信架构,可是却可视为LAN、MAN和WAN网路整合的利器。Nortel依然视POS(Packet Over SONET)为点对点连结的最佳解决方式,10G-bit Ethernet则适用于突发性流量网路。


WDM和序列串接两种选择共逐通讯方式标准

10G-bit Ethernet标准系用HSSG(Higher Speed​​ Study Group)制订,后移交IEEE802.3ae工作小组,仍有若干重要规格尚未确定。在现有的G-bit Ethernet中,系依据不同的传输距离订定不同的传输材质。如1000BASE-SX适用220/275/550公尺传输距离,使用光纤;1000BASE-T利用双绞线,只可传输100公尺。 10G-bit Ethernet系以利用对象的不同先行订定传输距离,如大楼内部的通讯距离订为300公尺,都市内为10公里,都市间则为40公里,尚未确定使用哪一种光纤(单模或多模)。在传接模组上(PMD)的传送方式则在WWDM(宽波长分割多工)和序别通讯方式两种选择上有所争议。


WDN是在一条光纤上,利用波长的不同,传送多工的讯号。传统上,在海底光缆上使用DWDM(Dense-WDM),波长间隔密度较高,可一举使用16重多工。在10G-bit Ethernet上并不适合使用成本较高的DWDM,业界倾向使用波长间隔较大的WWDM,4多重工的讯号方式,遂可改用较低速的OEIC,径利用CMOS犯用制程即可,可以提早商品化的时程。不过部分业者则看好序列串接方式的潜力。现阶段序列串接方式成本较高的原因是因速度较高,传接器通常得使用GaAs或Bipular等制程,不像速度较低的WWDM可使用CMOS。但是在Vitesse和AMCC等推出CMOS制程的序列串接传接器之后,情况已大为改观。 WWDM最大的问题是零件数目较多,Broadcom在2000年春发表10G-bit Ethernet传接器单晶片,内含四个传接器核心,可一并传收4组频道(或波长)的WWDM。


雷射种类和波长选择分歧大

下一个问题是雷射光源的选择,情况比传运方式更加复杂(表五)。雷射的波长有850nm、1310nm和1550nm等三种,雷射种类依价格的高低依序为VCSEL、FP和DFB等,当然价格愈高,传输距离愈长,85nm波长的VCSEL是使用在G-bit Ethernet的典型代表,沿用在10G-bit,在成本上占有优势,最适合用在大楼内的短距离传输。但另有业者以为850nm在传送过程中讯号吮号过大,只能传送100公尺,倒不如使用可达300公尺的1300m,来的更好。至于1550nm向来是SO NET常用的波长,距离超过40公里,需出力大的冷却机能亦不适合。



《表五 IEEE802.3ae所提出的传收模块方案》
《表五 IEEE802.3ae所提出的传收模块方案》

IEEE802.3ae所订在2000年3月才会完成标准化底定的工作。业界为客户展开的测试预计在2000年底前展开,Nortel、3Com、Foundry和Extreme Networks可望在2001年第1季先行推出产品。


受制于型态的特殊性,电信业向是台湾业界久攻却难有作为的领域。 10G-bit Ethernet的窜起虽也是跨足电信业的另一个切入点,唯台湾网路业界的技术层次现阶段仍有难以逾越G级的实力,故短期内并不容易在这方面有所表现。但是网路高速宽频化还是会持续进行下去,光纤化是必然的走向。台湾业界在光零组件上的机会将会愈来愈明显。特别是网路进军电信业之后,低价的潮流势难抑止,台湾业界可施展的空间将会更大。国际网路大厂已有和国内零组件业者合作的计画,正在积极进行中。


网路时代的来临不只能颠覆传统的产业经营型态,由10G Ethernet为例,印证了它也能打破电子产业领域的隔阂和技术的障碍。


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