京東科技陳琤：硅光技術(shù)前景樂觀，仍需產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化整合

4月8日消息 數(shù)據(jù)中心作為未來網(wǎng)絡(luò)的控制節(jié)點(diǎn)和內(nèi)容載體，正在經(jīng)歷著云化以及ICT融合帶來的巨大變革。而隨著數(shù)據(jù)中心的規(guī)模化發(fā)展，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞某掷m(xù)升級(jí)演進(jìn)，對(duì)數(shù)據(jù)中心光互連技術(shù)提出了更高的要求。

硅光技術(shù)以其材料特性以及CMOS工藝的先天優(yōu)勢(shì)，能夠很好的滿足數(shù)據(jù)中心對(duì)更低成本、更高集成、更低功耗、更高互聯(lián)密度等要求，有望在數(shù)據(jù)中心互連市場大顯身手。

在日前舉行的“硅光集成與數(shù)據(jù)中心應(yīng)用線上研討會(huì)”上，京東科技云事業(yè)部光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師陳琤發(fā)表“云計(jì)算數(shù)據(jù)中心用戶視角下的硅基光子技術(shù)”的主題演講，從使用者的角度闡述硅基光子技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用前景。

硅光是最具前景的光互連技術(shù)方案

陳琤指出，隨著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模化發(fā)展，要求underlay的網(wǎng)絡(luò)做到高吞吐量、易擴(kuò)展以及開放化。具體到高吞吐量，首先是服務(wù)器接入帶寬提升，然后是東西向流量的劇增，更多要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口帶寬逐步提升。易擴(kuò)展主要體現(xiàn)在隨著承載的業(yè)務(wù)靈活多變，要求網(wǎng)絡(luò)資源能夠做到平滑調(diào)度，以應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容和裁撤。

開放化的需求方面，由于現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境下往往采用不同廠家的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，需要在兩個(gè)維度上做到開放化，首先是硬件與硬件的解耦，其次是開放控制軟件和硬件的解耦。陳琤指出表示，綜合來看，對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)光互連技術(shù)也就提出了進(jìn)一步的發(fā)展要求，首先是高速率，然后是標(biāo)準(zhǔn)化，最后是易運(yùn)維。

從數(shù)據(jù)中心互連拓?fù)溲葸M(jìn)的趨勢(shì)來看，目前大規(guī)模部署的拓?fù)錂C(jī)構(gòu)包括10G/40G、25G/100G兩種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，幾乎所有互聯(lián)網(wǎng)廠商所使用的設(shè)備形態(tài)以及光模塊形態(tài)高度一致。而下一代網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵⒋嬖?00G和400G兩個(gè)較大的陣營，數(shù)據(jù)中心用戶將根據(jù)承載的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，選擇不同的拓?fù)渎肪€，不過都將基于50G PAM4 SerDes的交換芯片，光模塊封裝形式包括QSFP-DD和QSFP56。

具體到光模塊技術(shù)方案的發(fā)展方向，陳琤表示將朝著高速率、低功耗、高密度、低成本、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。而硅基光子技術(shù)，因其硅材料的特性以及CMOS工藝的先天優(yōu)勢(shì)，能夠很好的滿足上述五大發(fā)展方向，也就使得硅光成為最有前景的一種光互連技術(shù)方案。

硅光應(yīng)用場景豐富，CPO下優(yōu)勢(shì)明顯

陳琤介紹，隨著數(shù)據(jù)的增長，硅光技術(shù)的應(yīng)用場景也越來越豐富。100G時(shí)代，硅光可以應(yīng)用于PSM4和CWDM4兩種產(chǎn)品形態(tài)；200G時(shí)代，可以應(yīng)用于FR4；400G時(shí)代，可以應(yīng)用于DR4、FR4/DR4+以及LR4/LR8，相干光等；800G時(shí)代，硅光基本可以應(yīng)用于全系列的光模塊類型。

具體來看，25G NRZ SerDes時(shí)代的硅光產(chǎn)品，即100G的硅光模塊，作為硅光技術(shù)商業(yè)化的第一步，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量發(fā)貨。不過，陳琤指出，100G時(shí)代，由于傳統(tǒng)的III-V族光模塊具有成熟的技術(shù)完整度以及完備的產(chǎn)業(yè)鏈，在成本和性能上仍保持著相當(dāng)?shù)母偁幜Γ韫饽K更多的是作為一種補(bǔ)充方案。

而到了50G PAM4 SerDes，100G PAM4 SerDes以及后續(xù)的演進(jìn)升級(jí)，也就是400G、800G時(shí)代，硅光技術(shù)將很有潛力成為低成本、低功耗的解決方案。據(jù)了解，近期眾多廠家發(fā)布了基于硅光的QSFP-DD產(chǎn)品，陳琤認(rèn)為，相信在400G的產(chǎn)品中，硅光的部署比例會(huì)有進(jìn)一步的提升。

陳琤表示，上述介紹的應(yīng)用形式，無論是硅光，還是傳統(tǒng)的III-V族分立器件方案，基本屬于同一個(gè)賽道，遵守同樣的MSA，同樣的IEEE規(guī)范，同樣的接口標(biāo)準(zhǔn)，硅光的優(yōu)勢(shì)只是在于高度集成和材料工藝帶來的低成本。

硅光技術(shù)的另一條賽道在板載光子，即所謂的Co-Packaged Optics。硅光的先天優(yōu)勢(shì)在于，能夠?qū)⒏呙芏鹊墓韫釯O放置在離Switch芯片最近的位置，避免了電信號(hào)在PCB板上的長距離和不等距傳輸，并能夠降低信號(hào)傳輸衰減和系統(tǒng)的整體功耗。目前，陸續(xù)有廠商推出12.8T、25.6T的Co-Packaged方案的DEMO。

另外，在相干光應(yīng)用場景下，由于相干光調(diào)制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的器件構(gòu)成更為復(fù)雜，這樣硅光的高度集成優(yōu)勢(shì)更加顯現(xiàn)。目前較為熱門的QSFP-DD ZR光模塊基本都是硅光方案，將來有機(jī)會(huì)取代波分傳輸?shù)碾妼釉O(shè)備，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低成本。

硅光前景樂觀，仍需產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化整合

據(jù)陳琤介紹，經(jīng)過多年的發(fā)展，硅基光子技術(shù)已經(jīng)形成了較為完備的產(chǎn)業(yè)鏈，從設(shè)計(jì)流片到封裝測(cè)試到系統(tǒng)集成，眾多公司都在參與這一市場。截止目前，已經(jīng)有大規(guī)模部署的產(chǎn)品類型，包括100G PSM4和CWDM4以及相干光產(chǎn)品。

陳琤指出，從用戶的角度來看，可插拔光模塊作為標(biāo)準(zhǔn)化程度很高的產(chǎn)品形態(tài)，用戶關(guān)心的是可靠性和成本。400G及400G以下速率的光模塊，傳統(tǒng)的III-V族解決方案，憑借多年的技術(shù)沉淀，成熟的生態(tài)鏈，仍保持競爭力。

對(duì)于硅光方案而言，陳琤表示，其優(yōu)勢(shì)主要集中在集成度和相對(duì)廉價(jià)的CMOS工藝，尤其是在有高密度集成需求的應(yīng)用場景，例如QSFP-DD ZR、Co-Packaged等，硅光將會(huì)有更廣闊的市場空間，不過仍要依賴產(chǎn)業(yè)界的進(jìn)一步優(yōu)化和整合。

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