飛速（FS）800G 光模組：4x200G FR4技術解決方案

隨着互聯網流量不斷增長和對更高數據速率的需求增加，向800G光模組發展已經成為必然趨勢。隨着網絡基礎設施的不斷演進，引入這些先進的光模組變得尤為關鍵，以滿足數據中心和電信網絡不斷增長的需求。本文將深入探討800G光模組在4x200G FR4應用場景中的技術細節。通過分析這類高帶寬光模組的技術要求及其發展路徑，介紹飛速（FS）800G FR4光模組解決方案。

飛速（FS）800G FR4光模組應用場景中技術方案

單通道200G PAM4技術標誌着在強度調製-直接檢測（IM-DD）互連領域的一個重要里程碑，為四通道800G連接奠定了堅實的基礎，並將成為未來1.6Tb/s互連解決方案的關鍵組成部分。如圖所示，多源協議（MSA）的目標在於定義一套完整的物理介質相關（PMD）層規範以及部分物理介質附加（PMA）層規範。這包括引入一種新型的低功耗、低延遲前向糾錯（FEC）方案，該方案基於現有的112G電信號輸入的KP4 FEC進行改進，從而增強調製器的凈編碼增益（NCG）。

該行業聯盟的主要目標之一是引領開發面向發射器和接收器的新型寬帶電氣和光模擬組件。創新的重點包括數字模擬轉換器（DAC）以及模擬-數字（AD）/數字-模擬（DA）轉換器的研發。為了滿足可插拔光模組在功耗方面的嚴格要求，將採用先進的、更小納米尺度的CMOS工藝來設計DSP芯片，並結合高效的信號處理算法以實現通道均衡。

飛速（FS）800G 2xFR4 OSFP光模組發展路徑

目前的飛速（FS）800G 2xFR4 OSFP光模組配置採用兩組4波長CWDM 100G EML激光器，每組包括4個激光器。然而，未來的光模組發展將轉向採用4個CWDM波長的200G EML激光器的FR4設置。

這種轉向800G FR4配置採用了硅光解決方案中的4波長CWDM激光器，從而降低了成本。儘管目前EML方案仍然是市場上的主流選擇，但廠商正在持續探索硅光子方案的可能性。飛速（FS）800G FR4 OSFP 光模組集成自主研發的53G EML激光器芯片和內置的Broadcom 7nm DSP芯片，確保了出色的性能和可靠性。

飛速（FS）4x200G封裝解決方案

對於4x200G光模組，需要重新評估發射器和接收器的封裝，以確保高速信號在Nyquist頻率範圍內的信號完整性，該範圍約為56GHz。下圖展示了發射器配置的兩種可能解決方案。

解決方案A採用傳統方法，其中調製器驅動器（DRV）位於調製器附近。這種布局在過去的設計中是標準做法。相比之下，解決方案B則採用了一種更為先進的方法，即利用翻轉芯片技術將DRV與數字信號處理器（DSP）單元共封裝，旨在優化沿射頻傳輸線的信號完整性。

兩種解決方案均具有可行性，並且都運用了前沿技術。初步模擬結果顯示，解決方案B能夠實現出色的性能，確保帶寬超過56GHz。而在解決方案A中，S21曲線出現的波動歸因於DRV輸入端的反射問題，這一問題可以通過優化DRV的匹配網絡來緩解。

最終，通過完善DRV的匹配網絡設計，解決方案A的整體性能有望得到顯著提升，從而在確保高速數據模塊中通信信號保真度方面邁出重要的一步。

飛速（FS）800G FR4光模組解決方案概述

為滿足快速業務發展的需求，多數大型互聯網公司需要建設800G數據中心或將其數據中心從400G速率升級到800G速率。飛速（FS）800G FR4光模組數據中心解決方案能夠滿足客戶的各種網絡需求，幫助客戶實現更高效穩定的數據傳輸。

飛速（FS）800G FR4光模組解決方案網絡架構

核心交換機已升級至800G，並採用了800G 2xFR4/2xLR4光模組。脊交換機則維持在400G速率，並配備400G FR4/LR4光模組，通過分線應用與核心交換機相連。葉交換機同樣保持在400G速率，並使用400G DR4光模組連接到ToR交換機。在這種分線解決方案中，800G FR4光模組主要應用於脊交換機或核心交換機，支持最長可達2km的傳輸距離。每個光模組包含4個光口，能夠通過雙CS線纜連接兩個400G光模組。此外，飛速（FS）800G FR4光模組符合CMIS 5.0標準，提供了豐富的模塊狀態監控和診斷功能，有利於網絡運營與維護。以下是採用2xFR4分線將網絡從400G平滑升級到800G的解決方案拓撲結構概述：

飛速（FS）800G FR4光模組解決方案亮點

為滿足全面升級至800G速率以快速提升數據中心網絡帶寬，飛速（FS）為面對業務快速增長的大型數據中心客戶提供專業的解決方案，不僅幫助客戶節省成本，還減少了功耗，從而為客戶創造更高的價值。

• 高密度：通過使用飛速（FS）800G QSFP-DD/OSFP光模組，可以在有限的空間內增加傳輸容量，提供更高的帶寬速率。

• 低功耗：採用更先進的7nm DSP芯片，確保產品的高度集成，從而實現低功耗，有效降低客戶的總體擁有成本。

• 靈活部署：提供多種分線或直連方案，使部署更加多樣化、靈活且便捷，便於未來的升級和平滑過渡。

飛速（FS）800G FR4光模組產品清單

飛速（FS）200G單波中的前向糾錯編碼（FEC）

為滿足飛速（FS）200G PAM接收器的靈敏度要求，需要更強大的前向糾錯編碼（FEC），這需要預FEC誤碼率閾值性能為2E-3。下圖展示終止方案和串聯方案之間的比較。

在第一種選擇中，KP4將被終止並替換為具有更高開銷的新FEC。這種方案在凈編碼增益（NCG）和開銷方面具有優勢。在第二種選擇中，串聯方案保留KP4作為外碼，並將其與新的內碼組合。這種級聯串聯方法在延遲和功耗方面具有優勢，使其更適用于飛速（FS）800G-FR4光模組應用場景。

總結

隨着行業的持續發展，光學與電學方面的不斷創新將繼續推動800G技術的進步。飛速（FS）的4x200G FR4光模組解決方案僅是這一進程的開端。隨着標準的演進和應用場景的拓展，該技術將在電信領域開闢新的前沿。這些高速模塊的成功集成將為實現前所未有的數據傳輸能力鋪平道路，成為未來網絡的基石，並支撐起對未來數據需求日益增長的應用。