数据洪流下,首当其冲的800G光模块

随着5g与物联网的大量数据推动,如今的流量已经呈现爆发式的增长态势,这也为服务器与数据中心提出了前所未有的带宽需求。由于高速信号在铜缆线中难以实现长距离传输的同时,免受衰减的影响,因此速率更快的光通信成了大家首选的传输方式,光进铜退也成了如今运营商网络的部署策略。
而在我们所用的设备中,数据仍然是以电信号的形式进行处理和传输的,要想充分利用光通信的优势,就必须做好光电转换,完成这项工作靠的正是我们今天的主角,光模块。
光模块上需要关注的参数很多比如封装形式、传输速率和距离等。光模块带来的最大优势自然是速率,随着400g的光模块已经在2020年开始部署,2021年在庞大的数据流量冲击下更是有了不小规模的应用,甚至有了跟不上需求的趋势,如今800g的光模块提上日程已经是板上钉钉了。
光电集成技术的进一步发展,封装的灵活性和大小都有了不小的进展。在推动小型可插拔光模块发展的800g msa工作组白皮书中,主要定义了两种封装类型,分别是osfp和qsfp-dd,两者在尺寸上有所差距,因此单个机架的信号密度有所差异。而有的厂商则在顺应当前可插拔封装大潮的同时,研究起了联合封装技术。
亨通洛克利
在去年的ofc(光纤通信展)2020上,亨通洛克利就发布了400g的qspf-dd dr4光模块。今年6月的ofc 2021上,亨通洛克利于再次以实录demo展示了自己面向800g的光模块。该模块基于cooled eml激光器,并采用了内置驱动器的7nm dsp,模块总功耗为16w。
亨通洛克利800g 光模块 / 亨通洛克利
800 msa主要定义了两种外形尺寸,分别是osfp和qsfp-dd800。亨通洛克利发布的这一模块就采用了qsfp-dd800的小型可插拔结构,这也是光模块中挑战最大的结构之一,因为这种小型结构必须要在布局、信号完整度和散热管理同时做到完善。
亨通洛克利800g 光模块原理图 / 亨通洛克利
据了解,该模块已经开放给客户进行早期评估,预计2022年下半年开始量产,亨通洛克利还计划在2022年开始正式推出800g的硅光模块。
英特尔
英特尔作为半导体大厂,在硅光技术上同样不输于人。如今的英特尔更是从多个市场开始发力,比如在fmcw激光雷达和硅光芯片上布局等,近日更是成立了数据中心互联集成光电的研究中心。该研究中心的目的正是为了通过光电技术和设备、cmos电路、链路架构和封装集成等,加速光电i/o技术的性能提升。今年六月份,英特尔公开展示了基于其硅光技术的800g osfp dr光模块。
硅光技术最大的特点在于它的高集成性上,将光学元件与电子元件集成到一个单独的芯片上,融合光电信号的处理。传统的光模块发射器采用的是gold-box这样的封装方式,而英特尔的硅光集成技术将所有元件集成在一起,mux、调制器和激光都位于一个晶片上。如此一来不仅可以实现更低的成本,也能做到更大的量产规模。
英特尔硅光模块 / 英特尔
英特尔称这个800gb dr8的osfp光模块已经送样,预计2022年初即可开始量产,至于是否会开发qsfp-dd800的版本,仍取决于客户的需求。而首个采用联合封装的光电设计将首先用于51.2tb的交换机,预计2023年末面世。
除了可插拔式的封装之外,英特尔也在竭力发展联合封装的光学模块。联合封装将光收发器与电芯片封装在一起,只留下光接口,不再选用可插拔的方式。这种封装方式进一步减小了体积,也省去了fec等为保证不失真而徒增延迟和功耗的技术.
根据英特尔高级营销战略主管scott schube的预测,未来这种xpu与硅光i/o位于同一芯片上的设计,将突破传统电路i/o的限制,实现约1tbps以上的超大带宽,端口密度更是能做到pcie 6.0的6倍以上,延迟也能与传统的电路i/o一较高下。
新易盛通信
成都新易盛通信也同样在今年的ofc 2021公布了自己的800g光模块产品组合,囊括了基于eml和硅光的多种解决方案,以及osfp和qsfp-dd800两种封装尺寸。
新易盛osfp 800g 2xlr4光模块 / 新易盛通信
新易盛的800g光模块只需要单个3.3v供电,就能提供2x425gb/s或850gb/s的速率。新易盛也为其800g光模块准备了dr8、2xdr4、2xfr4和2xlr4多种接口,满足不同距离的需求。
小结
近些日子以来,元宇宙成了一个爆红的话题,但人们也提出了理所当然的质疑:我们的技术是否足以推动元宇宙的诞生?即便图形引擎技术、软件生态和创作生态成熟,我们的服务器是否可以经受如此庞大带宽的考验?
这也就是为何800g标准还在发展改进中,厂商们就纷纷开始推出800g光模块和测试方案的原因。无论是可插拔还是联合封装,相关的需求均已开始显现,如果光模块厂商不能尽快跟上步伐,单靠现在的网络架构,是无法开启下一个时代的。

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