XGMII, XAUI, XFI/SFI et la famille AUI : de 10G à 800G
À partir de 10 gigabits, l’interface entre l’hôte et le module est un ensemble de voies série, et son nom indique le débit, le nombre de voies et la modulation : le SFI est une voie 10G NRZ, le CAUI-4 quatre voies 25G, le 400GAUI-8 huit voies 50G PAM4, le 800GAUI-8 huit voies 100G PAM4. Le module doit accepter exactement cet ensemble, le retimer ou l’amplifier, et le faire correspondre à ses voies optiques — dont le nombre peut être différent. Cette page liste les interfaces, la distinction chip-to-chip contre chip-to-module avec ses points de conformité, les spécifications OIF CEI qui les sous-tendent, la correspondance des voies électriques vers optiques, et qui effectue la mise en forme du signal à chaque génération.
10 gigabits
| Interface | Forme | Où | Remarques |
|---|
| XGMII (Cl. 46) | données 32 bits + contrôle 4 bits dans chaque sens, DDR à 156,25 MHz, 74 signaux | sur puce entre le MAC et le PCS | ≤ 7 cm ; plus présent sur les cartes aujourd’hui |
| XAUI (Cl. 47) | 4 voies × 3,125 GBd, 8b/10b | MAC/XGXS ↔ PHY ; modules XENPAK, X2, XPAK | jusqu’à 50 cm de PCB ; obsolète pour les modules |
| RXAUI | 2 × 6,25 GBd | ASIC ↔ PHY (Marvell) | XAUI économe en broches |
| XFI (XFP MSA) | 1 × 10,3125 GBd, 64b/66b | hôte ↔ XFP | le module contient un CDR — une interface retimée (XFP) |
| SFI (SFF-8431) | 1 × 10,3125 GBd, 64b/66b | hôte ↔ SFP+ | le module est généralement limiteur ou linéaire sans CDR ; le SerDes de l’hôte fait l’égalisation ; points de conformité B (sortie hôte), C (sortie module), D à l’entrée hôte (SFP+) |
| 10GBASE-KR (Cl. 72) | 1 × 10,3125 GBd avec link training | backplane ; ASIC ↔ PHY 10GBASE-T | AN clause 73 |
| USXGMII | 1 × 10,3125 GBd, débit adapté | ASIC ↔ PHY multigig | SGMII et gigabit série |
L’option « linéaire » du SFI portait le 10GBASE-LRM : le module transmet le signal multimode distordu de façon linéaire, et la compensation de dispersion électronique (EDC) de l’hôte le nettoie — l’ancêtre de l’idée actuelle de LPO.
25, 40, 50 gigabits
| Interface | Voies | Norme | Cage |
|---|
| 25GAUI | 1 × 25,78125 GBd NRZ | Annexe 109A (C2C), 109B (C2M) | SFP28 |
| XLAUI | 4 × 10,3125 GBd | Annexe 83A/B | QSFP+ (40GBASE-LR4, etc.) |
| XLPPI | 4 × 10,3125, interface physique parallèle non retimée | Annexe 86A | QSFP+ SR4/CR4 sans CDR |
| 50GAUI-2 | 2 × 26,5625 GBd NRZ | Annexe 135B/C | QSFP28 (éclatement 2 × 50G), SFP56 (certains) |
| 50GAUI-1 | 1 × 26,5625 GBd PAM4 | Annexe 135D/E | SFP56, modules 50GBASE-SR/FR/LR |
100 gigabits
| Interface | Voies | Norme | Cage |
|---|
| CAUI-10 | 10 × 10,3125 GBd | Annexe 83A/B | CFP, CXP, 100GBASE-SR10 |
| CAUI-4 | 4 × 25,78125 GBd NRZ | Annexe 83D (C2C), 83E (C2M) | QSFP28, CFP2/CFP4 |
| CPPI-4 | 4 × 25,78, non retimée | Annexe de type 86A pour SR4 | QSFP28 SR4 sans CDR (rare) |
| 100GAUI-4 | 4 × 26,5625 GBd NRZ (trames RS-FEC(544)) | Annexe 135D/E | QSFP28 en mode 100GBASE-CR4/KR4 KP4 |
| 100GAUI-2 | 2 × 53,125 GBd PAM4 | Annexe 135F/135G (C2M) | voies 100G QSFP56, éclatement 2 × 100G, modules DR/FR1 avec hôtes à 2 voies |
| 100GAUI-1 | 1 × 106,25 GBd PAM4 | Annexe 120F/120G (C2M) (802.3ck) | QSFP112, OSFP 100G par voie, SFP112 |
200, 400, 800 gigabits
| Interface | Voies | Norme | Cage |
|---|
| 200GAUI-8 | 8 × 26,5625 GBd PAM4 | Annexe 120B/C | QSFP-DD en mode 200G (rare) |
| 200GAUI-4 | 4 × 53,125 GBd PAM4 | Annexe 120D/120E (C2M) | QSFP56, OSFP/QSFP-DD 2 × 200G |
| 200GAUI-2 | 2 × 106,25 GBd PAM4 | Annexe 120F/G | QSFP112 2 × 200G, OSFP |
| 400GAUI-16 (CDAUI-16) | 16 × 26,5625 GBd NRZ | Annexe 120B/C | CFP8 |
| 400GAUI-8 (CDAUI-8) | 8 × 53,125 GBd PAM4 | Annexe 120D/120E (C2M) | QSFP-DD, OSFP (400G) |
| 400GAUI-4 | 4 × 106,25 GBd PAM4 | Annexe 120F/120G (C2M) | QSFP112, OSFP 400G, moitié d’un port 800G |
| 800GAUI-8 | 8 × 106,25 GBd PAM4 | annexes 802.3df (C2C/C2M) | OSFP, QSFP-DD800 |
| 800GAUI-4 / 1.6TAUI-8 | 4 / 8 × 212,5 GBd PAM4 | 802.3dj (en cours) | OSFP224, OSFP-XD, QSFP-DD1600 |
| Puce à puce (C2C) | Puce à module (C2M) |
|---|
| Chemin | ASIC ↔ ASIC/PHY sur la même carte ou à travers un connecteur | ASIC → PCB hôte → connecteur de cage → PCB module → IC du module |
| Portée | jusqu’à ~25–50 cm (NRZ), moins en PAM4 | ~10–15 cm de piste hôte + connecteur |
| Points de test | TP0/TP5 aux broches de la puce | TP1 (sortie hôte au connecteur du module), TP1a (après un canal de référence = entrée module), TP4 (sortie module au connecteur), TP4a (à l’entrée hôte après le canal hôte) |
| Rôle du module | — | doit respecter la spécification de sortie à TP4 (œil, gigue, métriques de type TDECQ) et tolérer le signal hôte à TP1a avec l’œil stressé spécifié |
| Retiming | les deux puces retiment | le module retime (CDR/DSP) — ou est linéaire (LPO) et dépend de l’hôte |
Les cartes hôtes sont qualifiées par rapport au canal de référence C2M ; une piste hôte longue ou à pertes élevées (commutateurs 800G à forte radix) explique pourquoi des retimers et des gearbox apparaissent sur les cartes de commutateur (À l’intérieur d’un commutateur).
Les OIF CEI derrière les annexes IEEE
| OIF CEI | Débit / modulation | Équivalent IEEE | Classe de portée |
|---|
| CEI-28G-VSR | 28 GBd NRZ | CAUI-4 C2M | très courte portée (module) |
| CEI-28G-SR / -MR / -LR | 28 GBd NRZ | CAUI-4 C2C / backplane | courte / moyenne / longue (backplane) |
| CEI-56G-VSR-PAM4 | 56 GBd PAM4 | 400GAUI-8 / 200GAUI-4 C2M | module |
| CEI-56G-MR/LR-PAM4 | 56 GBd PAM4 | classe 200GBASE-KR4 | backplane |
| CEI-112G-VSR-PAM4 | 112 GBd PAM4 | 400GAUI-4 / 800GAUI-8 C2M | module |
| CEI-112G-XSR / -MR / -LR | 112 GBd PAM4 | die-to-die / C2C / backplane | — |
| CEI-112G-Linear-PAM4 | 112 GBd PAM4 | interface hôte LPO | module, linéaire |
| CEI-224G (en cours) | 224 GBd PAM4 | 800GAUI-4 / 1.6TAUI-8 | — |
L’OIF publie les enveloppes électriques ; les annexes IEEE les référencent ou s’y alignent.
Voies électriques contre voies optiques
| Module | Electrical (host) | Optical (line) | Conversion in module |
|---|
| 10GBASE-LR SFP+ | 1 × 10G | 1 λ × 10G | aucune |
| 40GBASE-LR4 | 4 × 10G | 4 λ × 10G | aucune (mux WDM) |
| 100GBASE-SR4 / LR4 | 4 × 25G NRZ | 4 fibres / 4 λ × 25G | aucune |
| 100GBASE-DR / FR1 / LR1 | 4 × 25G NRZ | 1 λ × 100G PAM4 | gearbox + DSP PAM4 (4:1) |
| 100G on QSFP112 (100GAUI-1) | 1 × 100G PAM4 | 1 × 100G PAM4 | retiming seul |
| 200GBASE-FR4 | 4 × 50G PAM4 | 4 λ × 50G PAM4 | retiming |
| 400GBASE-DR4 / FR4 | 8 × 50G PAM4 | 4 fibres / 4 λ × 100G PAM4 | gearbox 2:1 dans le DSP |
| 400GBASE-SR8 | 8 × 50G PAM4 | 8 fibres × 50G PAM4 | retiming |
| 400G on 400GAUI-4 hosts | 4 × 100G PAM4 | 4 × 100G PAM4 | retiming (ou LPO linéaire) |
| 800G-DR8 / 2×FR4 | 8 × 100G PAM4 | 8 fibres / 2 × 4 λ × 100G | retiming |
| 800G-DR4 (200G/λ) | 8 × 100G PAM4 | 4 × 200G PAM4 | gearbox 2:1 |
| 1.6T-DR8 (OSFP224) | 8 × 200G PAM4 | 8 × 200G PAM4 | retiming |
Le gearbox explique pourquoi un module 400G-DR4 consomme 8–10 W et un 400G-SR8 moins, et pourquoi CMIS liste des identifiants d’interface hôte et média séparés par application (CMIS).
| Génération | Dans le module | Sur l’hôte |
|---|
| 10G SFP+ (SFI) | ampli limiteur ou TIA linéaire ; pas de CDR sur la plupart | SerDes avec égalisation CTLE/DFE ; EDC pour le LRM |
| 10G XFP (XFI) | CDR | SerDes simple |
| 25G SFP28, 100G QSFP28 | CDR sur Tx et Rx (contournable : SFF-8636 octets 98/99) | SerDes FFE/DFE ; pré-emphase programmable dans les octets de contrôle du module (SFF-8636 page 03h 234–241 : amplitude/emphase de sortie Rx, égalisation d’entrée Tx) |
| PAM4 200G–800G | retimer DSP avec FFE/DFE/MLSE ; réglages de l’égaliseur côté hôte via CMIS (page 10h/11h EQ d’entrée Tx, amplitude/pré-curseur/post-curseur de sortie Rx) | SerDes DSP |
| LPO 400G/800G | pilote et TIA linéaires, pas de DSP | le DSP du SerDes de l’ASIC du commutateur compense tout le canal ; l’hôte doit être compatible LPO et directement connecté (DSP et LPO) |
| Câbles AEC/ACC retimés contre linéaires | AEC : DSP dans la fiche ; ACC : amplificateur linéaire | comme ci-dessus (Intérieur des câbles) |
Sélection du débit et contrôles de contournement du CDR : Sélection du débit et de l’application, CDR.
Dans CodingBox
Pour les modules SFF-8636, CodingBox affiche les bits de présence de CDR, la capacité de sélection de débit et les octets de contrôle d’égalisation/emphase ; pour les modules CMIS, la table des applications avec les identifiants d’interface hôte (CAUI-4, 400GAUI-8, 100GAUI-1…) en regard des identifiants d’interface média — la déclaration qu’utilise un hôte pour choisir le nombre de voies et la modulation. Un module n’annonçant que le 400GAUI-8 ne fonctionnera pas sur un port 400GAUI-4 (classe QSFP112), aussi bonne soit son optique (Check transceiver, Pages supérieures CMIS).