釋放下一代連接能力：800G 光模組的興起

在如今高速發展的世界，對高速數據傳輸的需求達到了新的高度。隨着HPC應用和大規模模型的出現，如ChatGPT，算力已經成為HPC產業的關鍵基礎設施。為了滿足超級計算對更高速率通信的需求，高速光模組逐漸成為服務器的關鍵組成部分。本文將深入探討 800G 光模組 的突破性進展及其在HPC時代所展現的巨大潛力。

800G光模組的演進

不斷增長的帶寬需求

隨着帶寬需求的持續擴大，高速光模組也在不斷演進。新興技術的普及以及大規模數據傳輸的需求，使得傳統的100G 、200G 、400G 光模組不能完全滿足市場需求。因此，發展800G光模組成為當前的必然趨勢。

釋放LPO技術的潛力

在 800G 光模組時代，線性驅動可插拔光學（LPO）技術是一種很有潛力的解決方案。LPO 在數據鏈路中採用線性模擬元件，無需依賴複雜的 CDR 或 DSP 設計。與 DSP 解決方案相比，LPO 能夠大幅降低功耗和延遲，成為滿足計算中心短距離、高帶寬、低功耗和低延遲數據連接需求的理想選擇。隨着雲服務提供商不斷擴展其計算資源，包括 800G LPO 在內的 LPO 解決方案有望在未來佔據重要的市場份額。

800G以太網的電光接口架構

研究表明，通過匹配電接口和光接口的單波長速度，可以優化光模組的架構設計，從而有效降低功耗和成本。例如，8×100 Gbit/s光模組在與單波長100 Gbit/s電接口搭配時，能實現性能優化；而 4×200 Gbit/s 光模組與單波長 200 Gbit/s 電接口搭配良好。在 800G 光模組的封裝方面，可以採用諸如雙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。更多關於800G QSFP-DD請參閱：QSFP-DD封裝有何優勢？800G光模組是否會沿用QSFP-DD封裝？

800 Gbit/s光模組有三種主要的光接口架構：

8×100 Gbit/s PAM4光模組

該光模組的工作速率為 53 Gbd，採用 8 對數模轉換器（DAC）和模數轉換器（ADC），以及 8 個激光器、光收發器和一對 8 通道粗波分復用 （CWDM）或 LAN-WDM 多路復用器和解復用器。

4×200 Gbit/s PAM4光模組

該光模組的工作速率為 106 Gbd，採用四對 DAC 和 ADC、四對光收發器（包括四對激光器）以及一對 4 通道 CWDM 或 LAN-WDM 多路復用器和解復用器 。

800 Gbit/s 相干光模組

該光模組以 128 Gbd 和 16QAM 調製速率運行，採用四對 DAC 和 ADC、一個激光器和一對光收發器。此外，數據中心相干光模組通過集成固定波長激光器，有效降低了成本和功耗。

800G光模組的發展趨勢

800G光模組的發展仍處於早期階段，並將在未來五年內持續發展。主要趨勢包括：

單模遷移：

由於多模光纖存在帶寬限制，100Gbit/s PAM4 VCSEL（垂直腔面發射激光器）傳輸距離限制在50米以內。為了克服這一難題，業界正逐步轉向採用單模光接口解決方案。得益於硅光子（SiPh）技術的發展，高速傳輸領域有了更為可靠的選擇。

單波長 200 Gbit/s 的到來：

雖然 112 Gbd EML（電吸收調製激光器）技術取得了快速發展，但 55 GHz 帶寬資源的可用性仍受到限制。未來，隨着硅光子調製器和硅基薄膜鈮酸鋰技術的發展，有望實現200 Gbit/s的單波長解決方案。

連貫遷移

相干公司技術解決方案覆蓋範圍正從現有的80km向更短的距離（40、20和10km）靠近，同時非相干解決方案也將覆蓋範圍延伸至更遠距離。相比PAM4技術，相干公司解決方案憑藉僅需一個激光器、調製器和接收器的優勢，在成本上更具競爭力。儘管800 Gbit/s的複雜性較高，但這些器件仍能降低系統成本，確保PAM4在市場競爭中的地位。關於相干和PAM4傳輸之間的競爭，我們仍需要持續關注以確定結果。

鋁對800G光模組部署的影響

為什麼 800G 比 400G 對 Al 服務器更重要？

首先，AL服務器對數據傳輸速率和延遲有較高要求，需要與底層帶寬相匹配的架頂式交換機。此外，這些交換機可能還需要具備延遲冗餘特性，這就要求使用高速光模組實現。例如，NVIDIA DGX H100 服務器配備了 8* H100 GPU 模塊，其中每個 GPU 需要 2* 200G 光模組。因此，每臺服務器至少需要 16* 200G 模塊，相應的架頂式交換機端口至少需要 4* 800G，以確保服務器與交換機之間的順暢數據傳輸。

其次，800G光芯片具有更高的成本效益和經濟效益。它們採用 100G EML 芯片，而 200G/400G 使用 50G 光學芯片。計算表明，在相同的速率下，100G光芯片的成本比兩個50G光芯片的成本低30%。

然而，需要注意的是，400G光模組在行業中仍然具有重要地位。雖然它們的速度無法與 800G 光模組相提並論，但與舊技術相比，它們提供了顯著的帶寬提升，這使得它們成為許多組織的經濟高效的解決方案。此外，某些應用可能不需要 800G 以太網的全部功能，因此 400G 以太網是更實用的選擇。

400G/800G 光模組

飛速（FS） 為金融、醫療、教育、政府和電信等各行各業的客戶提供高速光網絡產品和完整的 HPC 網絡解決方案。為了提供最新的光連接解決方案，飛速（FS）在其官方網站上推出了400G和800G光模組產品。

隨着對更快、更高效數據傳輸的需求日益增長，800G光模組的時代已經到來。憑藉其卓越的帶寬能力和 LPO 技術的進步，這些光模組將徹底變革HPC行業，重塑數據中心。部署800G光模組使我們更加接近充分發揮潛力的目標。