AI计算如何助推800G光模块发展？

大型人工智能模型和相关应用的蓬勃发展，使人工智能计算能力成为人工智能产业的关键基础设施。800G光模块的开发对于确保通信基础设施能够管理AI模型所需的快速数据处理和交换至关重要。

800G光模块的演进

不断增加的带宽需求

AI计算驱动的端到端用户流量的增加，导致800G光模块需求激增，表明市场对网络带宽并发性和实时性的提升提出了更高的要求。 随着带宽需求的不断增加，800Gbit/s光模块将逐渐出现，预计到2025年实现规模部署，并凭借其性能优势占据主流市场。

LPO技术

线性驱动可插拔光学器件 (LPO) 技术采用线性驱动方法，用跨阻放大器 (TIA) 和具有高线性度和 EQ 功能的 DRIVER（驱动芯片）取代 DSP。 虽然DSP提供了数字时钟恢复和色散补偿等功能，能够以较低的错误率实现信号恢复，但也带来了较高的功耗和成本。

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与传统解决方案相比，LPO模块在数据接口中仅使用线性模拟元件，无需DSP架构。 因此，LPO模块可以将系统功耗和延迟降低约50%，同时会损害系统错误率和传输距离。 这显然适合现代人工智能计算中心的短距离、高带宽、低功耗、低延迟的数据通信。

800G光模块分类

800G光模块主要有两种分类方式，即按封装分类或按电接口通道数分类。 从封装来看，800G光模块主要有双密度四通道小封装可插拔800G QSFP-DD和八通道小封装可插拔800G OSFP两种类型。

如果按照通道数分类，主要有以下三种：

8×100G PAM4光模块

PAM4（四级脉冲幅度调制）调制允许在每个符号中对多个位进行编码，确保光通信网络上高效、高速的数据传输。

8×100G PAM4光模块采用8通道配置运行，每个通道承载100G数据流。 还有一个使用 MTP?-16 APC（母头）到 8 LC UPC 双工分支电缆进行 800G XDR8 到 8×100G FR 连接的实例。

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2×400G PAM4光模块

2×400G PAM4光模块采用两个独立的通道，每个通道承载400G数据流。 下面是800G 2FR4到2×400G FR4光纤跳线的连接实例。

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800G相干光模块

800G 相干光收发器采用先进的相干通信原理，调制幅度和相位以实现高效的数据传输。 它通过相干检测和 QAM 等复杂的调制格式实现高数据速率。

在实际应用中，其工作速率为128Gbd，采用16QAM调制，利用四对DAC和ADC、一个激光器和一对光收发器，并且可以在数据中心相干光模块中使用固定波长激光器以降低成本和功耗 。

800G光模块当前趋势

据预测，到2025年800G光模块将逐渐出现并得到广泛部署，并以其更好的性能占据主流市场。 800G以太网未来将经历以下三大增长趋势：

单模光接口解决方案迁移

多模光纤带宽限制将100G PAM4 VCSEL+多模光纤的传输距离限制为50米。 如果使用OM5光纤，系统成本会上升。 因此，未来将出现向单模光接口解决方案的转变，这将有利于 SiPh 技术。

200Gbit/s单波到来

尽管112Gbd EML技术发展迅速，原型机已经诞生，55GHz带宽资源略显不足。 SiPh调制器和硅基薄膜铌酸锂在200G PAM4上有广泛的应用。

相干技术解决方案的应用扩展

随着传输速率的提高，相干技术解决方案将能够在80公里传输距离的基础上，将其应用扩展到40公里、20公里、10公里等更短的距离。 与此同时，非相干的解决方案正试图在更远的距离上发展。

人工智能对800g光模块部署的影响

人工智能服务器在支持大型模型和人工智能应用方面发挥着至关重要的作用。 这些服务器经过专门设计和优化，可以处理复杂人工智能任务的计算需求。 而800G以太网的部署在这个过程中至关重要。 那么为什么 800G 对于 AI 服务器来说比 400G 更关键呢？

高数据传输率和低延迟

人工智能服务器要求高数据传输速率和低延迟，因此需要与底层带宽保持一致的架顶交换机。

这些交换机可能还需要延迟冗余，需要高速光学模块。 GPU 服务器专为密集型机器学习任务而设计。 一般情况下，集群中的每台服务器配置4×高性能GPU。 为了实现无缝连接并处理来自众多服务器的数据流量，集群的架顶交换机端口必须支持至少 4 个 800G，以保持数据交换的最佳速度和效率。

成本效率优势

800G光芯片具有优越的成本效率和经济优势。 它们利用 100G EML 芯片，而不是使用 50G 光学芯片的 200G/400G。 经测算，同等速率下，一颗100G光芯片的成本比两颗50G光芯片低30%。

所以，在800G数据中心解决方案中，FS提供了两类800G的解决方案，包括新建800G数据中心和从400G升级到800G。 这些解决方案充分利用了800G光模块的应用优势，能够以较低的成本实现大规模部署。

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800G光模块时代即将到来

为了满足人们对更快、更高效的数据传输日益增长的需求，800G光模块时代已经到来。 凭借卓越的带宽能力、LPO 技术的进步以及极高的成本效益，这些收发器有潜力改变人工智能领域并重塑数据中心。 800G光模块的部署让我们距离充分发挥人工智能的潜力又近了一步。