新易盛張金雙：低功耗高速光模塊助力新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)

5月31日消息（顏翊）近年來，全球各個國家紛紛啟動數(shù)字戰(zhàn)略布局。數(shù)據(jù)中心等數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施迅猛發(fā)展。中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)也逆勢崛起，然而，我國的算力和數(shù)據(jù)處理能力仍分布不均。

為此，我國創(chuàng)造性地啟動了東數(shù)西算工程，掀起新一輪的數(shù)據(jù)中心建設(shè)高潮，預(yù)計(jì)未來五年數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)量將實(shí)現(xiàn)超翻倍增長。

在今日舉行的2022中國光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇上，成都新易盛通信技術(shù)股份有限公司業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)張金雙發(fā)表演講，暢談作為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)互連關(guān)鍵器件，高速光模塊技術(shù)的發(fā)展趨勢。

數(shù)據(jù)中心建設(shè)帶動高速率光模塊需求

張金雙認(rèn)為，建設(shè)新型數(shù)據(jù)中心，需要關(guān)注三個重點(diǎn)：第一是構(gòu)建規(guī)模算力，引導(dǎo)大型、超大型數(shù)據(jù)中心向樞紐內(nèi)集聚，形成數(shù)據(jù)中心集群，提升整體算力規(guī)模和效率；第二是高速互聯(lián)，打通數(shù)據(jù)高速傳輸網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化云網(wǎng)融合、多云協(xié)同，促進(jìn)東西部算力高效互補(bǔ)和協(xié)同聯(lián)動；第三是綠色集約，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心進(jìn)行節(jié)能減碳、可再生能源供電。

作為數(shù)據(jù)中心的核心資產(chǎn)，IT設(shè)備的服務(wù)器、存儲器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都需要采用光模塊進(jìn)行互連，才能完成數(shù)據(jù)的高速處理和流轉(zhuǎn)。隨著數(shù)據(jù)中心用戶數(shù)據(jù)流量的增長，以太網(wǎng)的帶寬也向著高速率不斷演進(jìn)，這也直接帶來了高速光模塊的需求增長。

在數(shù)據(jù)中心的內(nèi)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心互聯(lián)從100G向800G的演進(jìn)。

張金雙指出，光模塊的發(fā)展也離不開標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定，只有在遵從相同規(guī)范和指標(biāo)要求的情況下，不同廠商之間的光模塊配合才能夠?qū)崿F(xiàn)更好的互聯(lián)互通。

據(jù)了解，各大標(biāo)準(zhǔn)組織均已積極推出800G光模塊技術(shù)規(guī)范。其中，國際標(biāo)準(zhǔn)組織IEEE 802.3以太網(wǎng)工作組在2021年底成立P802.3df項(xiàng)目，啟動800G/1.6T以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究。

技術(shù)創(chuàng)新助力光模塊低功耗發(fā)展

一直以來，數(shù)據(jù)中心都是能耗大戶，有關(guān)預(yù)測顯示，到2030年，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心PUE需降至1.3甚至1.25以下。IT設(shè)備尤其是隨著帶寬增長能耗占比不斷增長的交換設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)逐漸提上日程。

而根據(jù)微軟的數(shù)據(jù)顯示，光模塊在交換設(shè)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(shè)計(jì)和優(yōu)化方面考慮。

一是數(shù)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(shù)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(shè)計(jì)。目前，微環(huán)和鈮酸鋰方案在帶寬和功耗方面表現(xiàn)都不錯，尤其是業(yè)界已經(jīng)有演示超300G-PAM8，但是鈮酸鋰方案目前產(chǎn)業(yè)鏈成熟度相對降低。而在產(chǎn)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(xiàn)則差強(qiáng)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(shè)計(jì)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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