近年來，全球各個國家紛紛啟動數字戰(zhàn)略布局。數據中心等數字基礎設施迅猛發(fā)展。中國數字經濟也逆勢崛起，然而，我國的算力和數據處理能力仍分布不均。
為此，我國創(chuàng)造性地啟動了東數西算工程，掀起新一輪的數據中心建設高潮，預計未來五年數據中心機架數量將實現超翻倍增長。
在今日舉行的2022中國光通信高質量發(fā)展論壇上，成都新易盛通信技術股份有限公司業(yè)務拓展總監(jiān)張金雙發(fā)表演講，暢談作為數據中心網絡互連關鍵器件，高速光模塊技術的發(fā)展趨勢。
數據中心建設帶動高速率光模塊需求
張金雙認為，建設新型數據中心，需要關注三個重點：第一是構建規(guī)模算力，引導大型、超大型數據中心向樞紐內集聚，形成數據中心集群，提升整體算力規(guī)模和效率;第二是高速互聯，打通數據高速傳輸網絡，強化云網融合、多云協(xié)同，促進東西部算力高效互補和協(xié)同聯動;第三是綠色集約，支持數據中心進行節(jié)能減碳、可再生能源供電。
作為數據中心的核心資產，IT設備的服務器、存儲器和網絡設備都需要采用光模塊進行互連，才能完成數據的高速處理和流轉。隨著數據中心用戶數據流量的增長，以太網的帶寬也向著高速率不斷演進，這也直接帶來了高速光模塊的需求增長。
在數據中心的內部互連中，小于2公里，光連接從100G逐漸向200G/400G/800G發(fā)展，而數據中心不同域和園區(qū)之間的互連，尤其是小型化相干光模塊的推出，也推動數據中心互聯從100G向800G的演進。
張金雙指出，光模塊的發(fā)展也離不開標準和規(guī)范的制定，只有在遵從相同規(guī)范和指標要求的情況下，不同廠商之間的光模塊配合才能夠實現更好的互聯互通。
據了解，各大標準組織均已積極推出800G光模塊技術規(guī)范。其中，國際標準組織IEEE802.3以太網工作組在2021年底成立P802.3df項目，啟動800G/1.6T以太網技術標準的研究。
技術創(chuàng)新助力光模塊低功耗發(fā)展
一直以來，數據中心都是能耗大戶，有關預測顯示，到2030年，數據中心電能消耗將占全球總用電量的3%~13%。2021年7月，工信部發(fā)文要求，新建大型及以上數據中心PUE需降至1.3甚至1.25以下。IT設備尤其是隨著帶寬增長能耗占比不斷增長的交換設備的節(jié)能設計逐漸提上日程。
而根據微軟的數據顯示，光模塊在交換設備中功耗占比超過50%，業(yè)界也一直在研究降低光模塊功耗的課題。張金雙介紹，為降低光模塊的功耗，目前主要從芯片器件的節(jié)能和模塊整體設計和優(yōu)化方面考慮。
一是數字處理芯片工藝升級。光模塊中，DSP芯片功耗占比超50%，在業(yè)界的努力下，DSP芯片處理工藝從16nm降至7nm、5nm，從而令功耗降低15-25%。
二是發(fā)端芯片技術方案發(fā)展。發(fā)端芯片功耗也是光模塊功耗的重要部分，行業(yè)通過不同方案的研究向更高速率的單波200G發(fā)展，同時考慮功耗設計。目前，微環(huán)和鈮酸鋰方案在帶寬和功耗方面表現都不錯，尤其是業(yè)界已經有演示超300G-PAM8，但是鈮酸鋰方案目前產業(yè)鏈成熟度相對降低。而在產業(yè)鏈配合較好的III-V族電吸收方案，在帶寬和功耗方面的表現則差強人意。硅光MZ方案則在各方面都需要努力。
三是光模塊電路域設計優(yōu)化與光封裝高度集成。從分立器件到高度集成，從可插拔到共封裝CPO，尤其是在未來3.2T速率CPO將是一個重要選擇，具有降低功耗15%-30%的潛在可能。
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