释放下一代连接能力：800G 光模块的兴起

在如今高速发展的世界，对高速数据传输的需求达到了新的高度。随着HPC应用和大规模模型的出现，如ChatGPT，算力已经成为HPC产业的关键基础设施。为了满足超级计算对更高速率通信的需求，高速光模块逐渐成为服务器的关键组成部分。本文将深入探讨 800G 光模块 的突破性进展及其在HPC时代所展现的巨大潜力。

800G光模块的演进

不断增长的带宽需求

随着带宽需求的持续扩大，高速光模块也在不断演进。新兴技术的普及以及大规模数据传输的需求，使得传统的100G 、200G 、400G 光模块不能完全满足市场需求。因此，发展800G光模块成为当前的必然趋势。

释放LPO技术的潜力

在 800G 光模块时代，线性驱动可插拔光学（LPO）技术是一种很有潜力的解决方案。LPO 在数据链路中采用线性模拟元件，无需依赖复杂的 CDR 或 DSP 设计。与 DSP 解决方案相比，LPO 能够大幅降低功耗和延迟，成为满足计算中心短距离、高带宽、低功耗和低延迟数据连接需求的理想选择。随着云服务提供商不断扩展其计算资源，包括 800G LPO 在内的 LPO 解决方案有望在未来占据重要的市场份额。

800G以太网的电光接口架构

研究表明，通过匹配电接口和光接口的单波长速度，可以优化光模块的架构设计，从而有效降低功耗和成本。例如，8×100 Gbit/s光模块在与单波长100 Gbit/s电接口搭配时，能实现性能优化；而 4×200 Gbit/s 光模块与单波长 200 Gbit/s 电接口搭配良好。在 800G 光模块的封装方面，可以采用诸如双密度四通道小型可插拔（800G QSFP-DD）和八通道小型可插拔（800G OSFP）等不同形式。更多关于800G QSFP-DD请参阅：QSFP-DD封装有何优势？800G光模块是否会沿用QSFP-DD封装？

800 Gbit/s光模块有三种主要的光接口架构：

8×100 Gbit/s PAM4光模块

该光模块的工作速率为 53 Gbd，采用 8 对数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC），以及 8 个激光器、光收发器和一对 8 通道粗波分复用 （CWDM）或 LAN-WDM 多路复用器和解复用器。

4×200 Gbit/s PAM4光模块

该光模块的工作速率为 106 Gbd，采用四对 DAC 和 ADC、四对光收发器（包括四对激光器）以及一对 4 通道 CWDM 或 LAN-WDM 多路复用器和解复用器 。

800 Gbit/s 相干光模块

该光模块以 128 Gbd 和 16QAM 调制速率运行，采用四对 DAC 和 ADC、一个激光器和一对光收发器。此外，数据中心相干光模块通过集成固定波长激光器，有效降低了成本和功耗。

800G光模块的发展趋势

800G光模块的发展仍处于早期阶段，并将在未来五年内持续发展。主要趋势包括：

单模迁移：

由于多模光纤存在带宽限制，100Gbit/s PAM4 VCSEL（垂直腔面发射激光器）传输距离限制在50米以内。为了克服这一难题，业界正逐步转向采用单模光接口解决方案。得益于硅光子（SiPh）技术的发展，高速传输领域有了更为可靠的选择。

单波长 200 Gbit/s 的到来：

虽然 112 Gbd EML（电吸收调制激光器）技术取得了快速发展，但 55 GHz 带宽资源的可用性仍受到限制。未来，随着硅光子调制器和硅基薄膜铌酸锂技术的发展，有望实现200 Gbit/s的单波长解决方案。

连贯迁移

相干公司技术解决方案覆盖范围正从现有的80km向更短的距离（40、20和10km）靠近，同时非相干解决方案也将覆盖范围延伸至更远距离。相比PAM4技术，相干公司解决方案凭借仅需一个激光器、调制器和接收器的优势，在成本上更具竞争力。尽管800 Gbit/s的复杂性较高，但这些器件仍能降低系统成本，确保PAM4在市场竞争中的地位。关于相干和PAM4传输之间的竞争，我们仍需要持续关注以确定结果。

铝对800G光模块部署的影响

为什么 800G 比 400G 对 Al 服务器更重要？

首先，AL服务器对数据传输速率和延迟有较高要求，需要与底层带宽相匹配的架顶式交换机。此外，这些交换机可能还需要具备延迟冗余特性，这就要求使用高速光模块实现。例如，NVIDIA DGX H100 服务器配备了 8* H100 GPU 模块，其中每个 GPU 需要 2* 200G 光模块。因此，每台服务器至少需要 16* 200G 模块，相应的架顶式交换机端口至少需要 4* 800G，以确保服务器与交换机之间的顺畅数据传输。

其次，800G光芯片具有更高的成本效益和经济效益。它们采用 100G EML 芯片，而 200G/400G 使用 50G 光学芯片。计算表明，在相同的速率下，100G光芯片的成本比两个50G光芯片的成本低30%。

然而，需要注意的是，400G光模块在行业中仍然具有重要地位。虽然它们的速度无法与 800G 光模块相提并论，但与旧技术相比，它们提供了显著的带宽提升，这使得它们成为许多组织的经济高效的解决方案。此外，某些应用可能不需要 800G 以太网的全部功能，因此 400G 以太网是更实用的选择。

400G/800G 光模块

飞速（FS） 为金融、医疗、教育、政府和电信等各行各业的客户提供高速光网络产品和完整的 HPC 网络解决方案。为了提供最新的光连接解决方案，飞速（FS）在其官方网站上推出了400G和800G光模块产品。

随着对更快、更高效数据传输的需求日益增长，800G光模块的时代已经到来。凭借其卓越的带宽能力和 LPO 技术的进步，这些光模块将彻底变革HPC行业，重塑数据中心。部署800G光模块使我们更加接近充分发挥潜力的目标。