データセンターの光モジュール/デバイスの信頼性基準は緩和できますか?
Dec 11, 2025|
通信とデータセンターにおける光モジュールの使用環境の違い
主な違いは次の 3 つです。
異なる動作温度
電気通信アプリケーションでは、日内温度差による毎日の温度変化に加え、季節の変化による季節温度変化も発生します。光モジュールはこれらの変化に適応する必要があります。電気通信-グレードのアプリケーションは、屋内環境と屋外環境に分かれています。屋内環境は 0 ～ 70 度で、一般に商用グレードとして知られています。屋外環境では通常、工業グレードとして知られる -40 ～ 85 度が必要です。
データセンターは異なります。彼らの光モジュール10 度の温度サイクルを受けるだけで済み、非常に安定しています。
データセンターで毎日要求される高温高湿-の寿命信頼性テストの要件を下げることはできますか?
さまざまな製品ライフサイクル
電気通信-グレードのアプリケーションは、一度導入されると数十年間持続すると予想されます。一般的な信頼性ライフサイクルは 20 年に基づいて設計および評価されます。
データセンターのアプリケーションは通常、2 ～ 3 年ごとに置き換えられます。
じゃあ、50年壊れないものを作ったけど、2年使ったら捨てるの？寿命要件を少し下げることはできますか?
さまざまな冗長設計
電気通信アプリケーションには回線の冗長設計がありますが、その冗長性はそれほど大きくありません。クリティカル回線ではバックアップ通信切替を使用します。しかし、1 台のメイン デバイスの障害によって数万人のユーザーが影響を受け、通話やインターネット アクセスに影響が出たというニュースをよく聞きます。つまり、光モジュールが機能しないことは重大な問題です。データ センターは、特にサーバーの 90% 以上がクラウド サーバーであるため、より広範な冗長性を備えています。したがって、ユーザーは光モジュールの故障にほとんど気づきません。サプライヤーにとっては、一部の光モジュールがランダムに故障した場合でも、簡単に交換できます。
では、光モジュールの信頼性要件は緩和できるのでしょうか？アプリケーションの観点から見ると、信頼性要件を緩和しても顧客にはほとんど影響がありません。次の質問は、何をリラックスすべきかということです。どうやってリラックスすればいいのでしょうか？そしてなぜそれを緩和する必要があるのでしょうか？
光モジュールの主な故障部品と故障原因
Facebook は、次の障害に関する統計を発表しました。100G光モジュールこれは、故障の 97% がレーザーに関連しており、そのほとんどがレーザーの最初の動作から 3 か月以内に発生していることを示しています。-障害の大部分が 3 か月以内に発生する場合、初期障害の定義を調整する必要がありますか?故障したレーザーの中でも、DFB (デジタル バルブ) の故障率は EML (電磁積層板) の故障率よりも大幅に高くなります (数百倍)。これは、Facebook の Zeng 博士が、直接変調モードの DFB は、連続的に光を放射する DFB よりも故障しやすいと信じているのかどうかという疑問を引き起こします (固定されたワイヤは長持ちしますが、繰り返し曲げると簡単に破損するのと同じです)。
したがって、主な故障対象となるレーザーについては、レーザーウェーハレベルでの信頼性テストを強化する必要があるでしょうか?変調モードに関連する場合、長期寿命テストには変調モードでの検証を含めるべきでしょうか?{0}}
信頼性要件を緩和する
信頼性要件を緩和する場合、具体的には、試験項目を減らす、試験条件を下げる、試験時間を短縮する、試験サンプル数を減らすなどの対応が必要でしょうか。
検査項目を減らしますか？
実は信頼性試験項目はそれほど多くありません。 1つや2つを外したとしても、光モジュールデバイスメーカーが重視する高温高湿寿命試験ではありません。むしろ、それらはそれほど重要ではない項目です。テスト項目の数を減らすことには意味がありますが、それほど重要ではありません。
テスト条件を減らしますか?
これは可能ですが、どの程度削減するかについては、データ分析を行って適切なテスト条件を見つける必要があります。
テスト時間を短縮しますか?
5000時間でも2000時間でも1000時間でもなく、500時間だけではどうでしょうか？こうすることで、信頼性テストによって製品の発売サイクルが長くなることがなくなります。
Intel は興味深い答えを示しました。GR468 の加速係数に基づくと、100 倍の加速係数を使用すると、10 年の寿命を 6 週間でテストできます。
次に、信頼性試験温度を 130 度に上げると、加速係数は 1000 倍になり、17 年の寿命を 1 週間で試験できます。
これでさらに時間が短縮できそうですよね？
サンプルサイズを増やすことで、たとえば 500 時間の高温多湿で 500 個のサンプルを使用するなど、長寿命のテスト時間を短縮できないでしょうか?
信頼性テストのサンプルサイズを減らしますか?
Broadcom では、サンプル サイズの違いによって生じる寿命予測の偏差を統計的に分析しています。結論は、サンプルサイズが小さいとそれ自体にバイアスが生じるため、「どのようなテクノロジーを使用しても、信頼性要件を減らすという目標を達成するためにサンプル数を減らすことは期待できない」というものです。
信頼性要件を緩和する場合、規格はどのように定義されるべきでしょうか?
20 年前、GR468 は光通信業界のベンチマークでした。実は、2004 年には GR3013 という短いライフサイクル向けの信頼性規格が存在していました。
しかし、信頼性要件が緩和されたこの新しい規格は、少なくとも私が聞いたことがある限り、ほとんど知られていません。
今日の午後、大手メーカーは依然として分析に GR468 を使用していました。
では、緩和された信頼性基準は全く新しい基準シリーズとなるべきなのでしょうか？これには、GR3013 と同様のリスクが伴います。業界は標準規格の開発に長い時間を費やしていますが、その後、規格は不明のままになります…
オプション 2: GR3013 を変更して実装し、その後プロモートします。
オプション 3: データセンターに適した、より寛容なバージョンの CR468 を開発します。
これは業界チェーンにおける非常に特殊な問題です-どのように実装すればよいでしょうか?
根本的な疑問は「信頼性基準が緩和されればコストは削減できるのか？」ということだ。
データセンター運営者にとって、信頼性要件を緩和することで何が得られるのでしょうか?低コストが彼らの主な目的です。レーザーは故障率が最も高いです。しかし、住友やブロードコムなどのレーザーを製造するメーカーは、信頼性要件を緩和してもコストは削減されないというメッセージをテキスト、公式、図を使って伝えました。実際、レーザーウェーハの信頼性検証プロセスを変更するとコストが増加します。
レーザーの信頼性は継続的な技術向上に依存します。信頼性要件を緩和することはコストを削減する方法ではありません。 Broadcom のプレゼンテーションの一文にあるように、「コストを削減する他の方法を考えてください...」