數(shù)據(jù)中心800G收發(fā)器市場展望

隨著5G網(wǎng)絡(luò)、存儲介質(zhì)和計算能力等基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)中心有望實現(xiàn)前所未有的吞吐量水平。大型企業(yè)，尤其是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的企業(yè)，對高速率、大帶寬、低時延、低功耗的以太網(wǎng)的需求越來越大。

為應(yīng)對快速發(fā)展的需求，業(yè)界領(lǐng)先公司思科研發(fā)出首款800G數(shù)據(jù)中心交換機(jī)，經(jīng)過100%線速轉(zhuǎn)發(fā)和流量驗證等一系列測試，結(jié)果表明該交換機(jī)對大容量交換芯片、高速接口和大容量互連解決方案具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

根據(jù)著名研究公司Dell'Oro Group發(fā)布的以太網(wǎng)交換機(jī)數(shù)據(jù)中心五年預(yù)測報告顯示，2021年至2026年，全球數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)交換機(jī)市場的復(fù)合年增長率預(yù)計將接近兩位數(shù)。未來五年，該領(lǐng)域的累計支出預(yù)計將達(dá)到近1000億美元。400Gbps及更高速度將占據(jù)一半的市場份額，到2025年800Gbps將超過400Gbps。這一容量上的突破將引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心800G收發(fā)器時代。

傳統(tǒng)光模塊

傳統(tǒng)的光模塊是封裝III-V族半導(dǎo)體芯片、電氣芯片、光器件等分立器件的器件。它本質(zhì)上是對光信號進(jìn)行調(diào)制和接收，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。相比之下，硅光子技術(shù)利用激光束而不是電子信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。硅光子學(xué)將光學(xué)器件和電子元件集成到單個獨立的微芯片中，從而實現(xiàn)光信號處理和電信號處理的深度集成。這種轉(zhuǎn)變從傳統(tǒng)光模塊的“電互連”轉(zhuǎn)向真正的“光互連”。

硅光子收發(fā)器的優(yōu)點

硅光子集成具有多種優(yōu)勢，包括高帶寬、低功耗和高集成密度。然而，最顯著的優(yōu)勢是其成本效益。在典型的光學(xué)模塊中，光學(xué)芯片的成本約占40%，激光器的成本約占20%。如果能夠降低占成本75%的激光器成本，則可以使光學(xué)模塊的整體成本降低15%。

隨著模塊中采用硅光子技術(shù)，由于芯片上調(diào)制器和無源光路的高度集成，芯片的成本也將大幅下降。隨著光模塊向400G和800G光模塊演進(jìn)，硅光子模塊的成本和技術(shù)優(yōu)勢會逐漸變得更加突出。

800GBASE-R標(biāo)準(zhǔn)

最新的800GBASE-R標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)有 400GbE 邏輯框架進(jìn)行了修改，以便在 8 個物理通道（每個通道運行速度為 106Gbps）上分發(fā)數(shù)據(jù)。這意味著，從技術(shù)上講，傳輸速率比800G收發(fā)器更快。該新標(biāo)準(zhǔn)的主要目標(biāo)是以最小的成本實現(xiàn)最大速度要求。與400G標(biāo)準(zhǔn)相比，800G標(biāo)準(zhǔn)包括兩個新的規(guī)范：媒體訪問控制（MAC）和物理編碼子層（PCS）。基于800G光模塊標(biāo)準(zhǔn)，目前市場上的光模塊主要有兩類：

25G-800G傳輸通道和速率的以太網(wǎng)模型圖

1.6T以太網(wǎng)

隨著數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的需求不斷增加以及用戶對速度的不斷追求，市場和技術(shù)不斷創(chuàng)新，很快就會有1.6T以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

在1.6T以太網(wǎng)技術(shù)的研究中，從技術(shù)角度來看有幾點需要注意。

首先，在集成 PMA（MAC、PCS 和物理介質(zhì)附件）時確保最佳性能非常重要。其次，必須考慮與不同供應(yīng)商的子層的兼容性，以避免對互操作性產(chǎn)生任何影響。第三，1.6T以太網(wǎng)會有多種配置，選擇最適合大多數(shù)人需求的配置方案至關(guān)重要。

最初，1.6T設(shè)計將基于100G SerDes，要求PCS支持16通道。隨著200G SerDes標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，PCS將需要支持PAM4或PAM6 SerDes。盡管1.6T以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)尚未最終確定，但管理大量數(shù)據(jù)和優(yōu)化連接顯然需要一些工程創(chuàng)造力。

以太網(wǎng)鏈路速率展望

總結(jié)

隨著互聯(lián)網(wǎng)流量的激增和帶寬的快速增長，數(shù)據(jù)中心的能源消耗問題變得更加突出。節(jié)能環(huán)保的數(shù)據(jù)中心必然成為趨勢，在高性能和低功耗之間取得平衡和突破將是一個挑戰(zhàn)。滿足綠色、低碳、高效、高速、高性價比數(shù)據(jù)中心的需求也將構(gòu)成挑戰(zhàn)。而且，隨著800G光模塊的廣泛采用和1.6T的發(fā)展，以及光模塊和交換機(jī)的技術(shù)迭代，如果用戶誤判過渡時間，可能會導(dǎo)致明顯的成本差異，給用戶帶來很大的困難。

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