深入分析數據中心光模組趨勢及面臨的挑戰

近年來，隨着光通信技術的快速發展和光器件產業投資不斷增加，全球光模組市場發展迅速。據Yole預測，2019-2025全球光模組市場規模將從77億美元增長至177億美元，年複合增長率達15%。其中，數據中心光模組將以20%的年複合增速，從40億美元增長值121億美元。而數據中心光模組的發展與網絡設備及其連接方式有着密切的關聯，它們決定着數據中心需要什麼類型的光模組及需要多少光模組。本文將深入分析數據中心光模組趨勢及面臨的挑戰。

數據中心光模組趨勢

隨着雲計算和5G網絡興起，數據中心趨於更高速率發展，因此，布局在數據中心不同位置的網絡設備必須適應變化，向更高速率升級。下表為歷年來服務器接入交換機的傳輸速率演變情況，企業服務器的接入從1G-10G向10G-25G發生轉變，大型雲服務器的接入從10G-40G向25/50G-50/100G發生轉變。

由於服務器、交換機等網絡設備趨於更高速率、更高性能的發展，光模組也必將隨之發生轉變，這樣才能確保整個網絡的性能。下表為歷年來數據中心中各個位置網絡部署情況，從表格中我們可以看出，數據中心園區正在從40G向100G甚至更高速率發生轉變，如今，100G光模組風頭正盛。（說明：表格中不同類型的光模組旨在用於不同傳輸距離和應用環境的信號傳輸，如，40G LR4用於傳輸距離為10千米的鏈路，100G CWDM4用於傳輸距離為2千米的鏈路。）

隨着時間的推移，400G/800G甚至更高速率的數據中心光模組將佔據光模組市場的較大份額。下圖揭示了2016年~2021年交換機端口演變的過程，很顯然，從2018年到2021年100G都是主流，400G將從2021年開始起量，有望在2022年與100G保持相當水平，800G也從2021年開始得到一部分人的支持。

此外，相比傳統的三層架構，未來數據中心將更多地採用脊葉結構。脊葉結構能最大限度地提高服務器之間的連接性，有利於快速部署數據中心光模組，促進數據中心趨於更高速率發展。這也將會是未來超大規模數據中心部署200G/400G的優選方式。

數據中心光模組面臨的挑戰

隨着數據中心的快速發展，光模組的設計製造、使用和維護都將面臨著更加嚴峻的挑戰。

成本控制

想要在確保光模組性能的情況下，控制成本是件不容易的事情。隨着數據流量不斷增長，數據中心承載的壓力也越來越大，因此它對下一代網絡設備提出了更高的要求，如，必須具備更高的端口密度、更快的速率等特性，這也推動了光模組趨於更小體積、更高速率的發展。但隨着速率的提升，對光模組芯片的要求也會越來越高，光模組的成本也會隨之增長，如，第三方供應商提供的400G光模組高達數萬元，更不用說原設備製造商所提供的400G光模組，運營商若要大規模部署400G，那麼布線成本將會非常高。

設計製造

5G網絡的到來，推動了數據中心交換機和服務器的端口速率趨於更高速率發展，增加了數據中心交換機和服務器的專業集成電路（ASIC）的容量。然而，端口速率的增加，將會加大電信號通過線卡傳輸到路由器或交換機前面板的挑戰，從而增加了光模組的設計和製造的複雜性。

互操作性

如今，數據中心的設備通常由不同的供應商所提供，雖然行業已明確規範了光模組的接口標準，但不同供應商生產製造的光模組的代碼存在着差異性，所以可能會出現某個供應商的光模組與其他供應商製造的設備不兼容。即便是現在已有第三方供應商提供兼容光模組和box（寫碼板），但也只能解決部分兼容問題，數據中心光模組與設備之間的互操作性仍然是一大挑戰。

散熱性

數據中心的設備在工作時都會產生熱量，如果設備散熱難，將會導致室內機房溫度急劇上升，這對於網絡傳輸來說是極其不友好的，如，光模組在高溫的環境下持續工作將會引起丟包，嚴重時將會直接燒毀報廢；因此，數據中心光模組的散熱性也是不容忽視的問題。

除此之外，數據中心正在趨於綠色節能環保發展，考慮到可持續性，數據中心光模組也應該趨於低功耗節能發展。

數據中心光模組的快速發展將會帶來哪些影響？

相信在不久的將來，隨着數據中心趨於更高速率的發展，第三方兼容光模組將會憑藉高性價比和高互操作性等優勢佔據越來越大的市場份額，原裝光模組將不再是數據中心必然的選擇。