ADOP带你了解：800G光模块为何是AI浪潮的一大节点？_800g光模块 更小封装

在当今快节奏的世界中，对高速数据传输的需求已达到前所未有的水平。AI应用和大模型的出现，使得算力成为AI行业的关键基础设施。随着对更快通信的需求不断增加，高速光模块已成为人工智能服务器的重要组件。本文深入探讨了800G 光模块的演进及其在人工智能时代的巨大潜力。

800G光模块的演进

光模块承担着网络连接中光电信号转换的任务，负责在发送端将电信号转换成光信号，再通过光纤传输后在接收端将光信号转换成电信号。

随着光电器件的发展和集成化，其性能和传输带宽不断提高，光模块需要更高的传输速率和更小的尺寸以适应不同的使用场景。封装方式也不断发展，更小的封装和功耗意味着光模块在交换机上具有更高的端口密度，同样的功率可以驱动更多的光模块。

不断增加的带宽需求

带宽需求的增长对高速光模块产生了重大影响。随着新兴技术的不断涌现以及大规模数据传输的需求，传统的100G、200G、400G光模块已经不能完全满足市场需求。为了满足不断增长的带宽需求，800G光模块正在成为趋势。

LPO 技术的成长

在800G光模块时代，线性驱动可插拔光学器件（Linear-drive Pluggable Optics，LPO）技术脱颖而出。LPO 在数据链路中利用线性模拟组件，无需复杂的 CDR 或 DSP 设计。与 DSP 解决方案相比，LPO 大幅降低了功耗和延迟，非常适合 AI 计算中心的短距离、高带宽、低功耗和低延迟数据连接要求。随着云服务提供商扩展其计算资源，包括 800G LPO 在内的 LPO 解决方案有望占据重要的市场份额。

800G光模块封装

随着技术的不断进步，光模块的封装形式经历了显著的演变。从早期的GBIC封装，到更小的SFP封装，再到现今的800G QSFP-DD和OSFP封装。这一发展趋势不仅体现了光模块在速率上的持续提升，更展现了其向小型化、热插拔方向的迈进。800G光模块的应用场景日益广泛，涵盖了以太网、CWDM/DWDM、连接器、光纤通道以及有线/无线接入等多个领域。

800G QSFP-DD 外形规格：

双密度四通道小型可插拔高速模块。QSFP-DD 是目前 800G 光模块的首选封装，使数据中心能够根据需要高效增长并扩展云容量。QSFP-DD模块采用8通道电接口，每通道速率高达25Gb/s（NRZ调制）或50Gb/s（PAM4调制），提供高达200Gb/s或400Gb/s的聚合解决方案。

800G QSFP-DD的优势：

1.具有向下兼容性，兼容QSFP+/QSFP28/QSFP56 QSFP封装。

2.采用2×1堆叠式一体式cage连接器，可支持单高和双高cage连接器系统。

3.通过 SMT 连接器和 1xN cage可实现每个模块至少 12 瓦的热容量。较高的热容量可以降低光模块的散热功能要求，从而减少一些不必要的成本。

4.在QSFP-DD的设计中，MSA工作组充分考虑了用户使用的灵活性，采用了ASIC设计，支持多种接口速率，并且可以向下兼容（兼容QSFP+/QSFP28），从而减少端口成本和设备部署成本。

800G OSFP 外形规格：

OSFP是一种新型光模块，比CFP8小得多，但比QSFP-DD略大，具有8个高速电通道，每个1U前面板上仍支持32个OSFP端口，配合集成散热片可以大大提高散热性能。

800G OSFP的优势：

1.OSFP模块设计为8通道，直接支持高达800G的总吞吐量，从而实现更高的带宽密度。

2.由于OSFP封装支持更多的通道和更高的数据传输速率，因此可以提供更高的性能和更远的传输距离。

3.OSFP模块具有出色的散热设计，可以处理更高的功耗。

4.OSFP 旨在支持未来更高的速率。由于OSFP模块尺寸较大，因此有可能支持更高的功耗，从而支持更高的速率，例如1.6T或更高。

800G光模块外形参数对比：

 QSFP-DD在电信应用中通常是首选，OSFP更适合数据中心环境。两者之间的主要区别是：

1）尺寸：OSFP尺寸稍大
2）功耗：OSFP的功耗略高于QSFP-DD。
3）兼容性：QSFP-DD与QSFP28和QSFP+完美兼容，而OSFP则不兼容。

800G光模块的类型

800G=8100G=4200G，因此根据单通道速率可以分为两类，即单通道100G和200G。对应的架构如下图所示。单通道100G光模块可以快速实现，而200G对光器件的要求更高。由于目前电接口支持的最大速率为112Gbps PAM4，对于单通道200G的情况，需要变速箱进行转换。

对于多模的情况，800G光模块主要有两种标准，对应传输距离小于100m的情况。

1）800G SR8

它采用VCSEL方案，波长为850nm，单通道速率为100Gbps PAM4，需要16根光纤。这可以看作是400G SR4的升级版本，通道数量增加了一倍。其光接口为MPO-16或2排MPO-12，如下图所示。800G SR8 光模块一般用于800G以太网、数据中心链路或800G-800G互连。

2) 800G SR4

该方案采用850nm/910nm波长，双向传输，利用模块中的DeMux将两个波长分开。单通道速率为100Gbps PAM4，需要8根光纤。与SR8相比，该方案的光纤数量减少了一半。其框图如下图所示：

其光纤接口如下图所示，采用MPO-12接口。

对于单模的情况，800G光模块有多种标准：

1) 800G DR8、800G 2xDR4 和 800G PSM8

这三个标准的内部架构相似，都是8发8收，单通道速率100Gbps，需要16根光纤。

800G DR8 光模块采用100G PAM4和8通道单模并行技术，通过单模光纤的传输距离可达500m，通常应用于数据中心、800G-800G、800G-400G、 800G-100G互连。

800G PSM8采用CWDM技术，拥有8个光通道，每个光通道传输速率为100Gbps，支持100m的传输距离，非常适合长距离传输和光纤资源共享。

800G 2DR4是指 2 个“400G-DR4”接口，2DR4的光接口为2个MPO-12，如下图所示，可与400G DR4光模块互连，无需光纤分支电缆，支持500m传输距离，方便数据中心升级。PSM8和DR8的光接口是MPO-16。

2) 800G 2xFR4 和 2xLR4

这两个标准的内部结构相似，均包含4个波长，单通道速率为100Gbps。通过Mux减少光纤数量，需要4根光纤，如下图所示。

这两种解决方案是400G FR4和LR4光模块的升级，使用1271/1291/1311/1331nm的CWDM4波长。2xFR4支持传输距离2km，2xLR4支持传输距离10km。其光接口采用双CS或双双工LC接口。

3）800G FR4

该方案采用四个波长，单通道速率为200Gbps，需要两根光纤支持2km的传输距离，如下图所示。

它采用双工LC光接口，如下图所示。

4）800G FR8

该方案采用8个波长，每个波长的速率为100Gbps，需要两根光纤支持2km的传输距离，如下图所示。八个波长通道分别为1271/1291/1311/1331/1351/1371/1391/1411nm。

Al对800G光模块部署的影响

为什么对于AI服务器来说，800G比400G更为重要？

首先，AI服务器需要高数据传输速率和低延迟，需要与底层带宽相匹配的架顶式交换机。这些交换机可能还需要延迟冗余，这就需要高速光模块。例如，NVIDIA DGX H100服务器配备8个H100 GPU模块，其中每个GPU需要2个200G光模块。因此，每台服务器至少需要16个200G模块，相应的架顶交换机端口至少需要4个800G。

其次，800G光芯片具有更高的成本效率和经济效益。它们使用100G EML芯片，而200G/400G使用50G光芯片。数据显示，同等速率下，一颗100G光芯片的成本比两颗50G光芯片低30%。

尽管如此，400G光模块在行业中仍然具有重要意义。虽然它们可能无法与 800G 光模块的速度相匹配，但相较于旧技术，它们显著提高了带宽，是许多企业的首选解决方案。此外，某些应用可能不需要 800G 以太网的全部功能，400G 以太网对他们来说更加实用。

随着对更快、更高效的数据传输的需求不断激增，800G光模块时代已经到来。凭借卓越的带宽能力和 LPO 技术的进步，800G光模块必将彻底改变人工智能行业和数据中心。

题外 ADOP - 前沿光学科技有限公司

ADOP的800G光模块是一种高速传输设备，设计用于满足数据中心和云计算环境中对带宽和端口密度的日益增长的需求。这些光模块能够提供800Gbps的传输速率，从而大幅提升网络的数据处理能力和吞吐量。它们主要用于提高数据中心的带宽和端口密度，同时降低成本和能耗，提高网络的稳定性和可靠性。
800G光模块通常采用OSFP或QSFP-DD封装形式，支持多种传输距离和应用场景。例如，一些800G光模块支持短距离传输，适用于数据中心内部的连接；而另一些则支持长距离传输，适用于数据中心间或更广泛的网络连接。
此外，ADOP的800G光模块可能采用了先进的技术，如线性驱动可插拔光学（LPO）技术，以及匹配电接口和光接口的单波长速度优化，以降低功耗和成本，同时提供高性能的网络连接解决方案 

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