随着数据中心交换芯片容量的快速提升与迭代，网络架构中各级之间的高速连接也需要做到匹配升级，即光模块的方案也是不断演进变化的。下面我们从需求驱动、数据通讯网络架构、数通网络的发展特点、技术趋势以及旭创数通光模块的路线图等几部分来展开话题讨论。

我们生活在一个大数据时代。互联网用户持续高速增长，一个万物互联的时代正在构建之中。更高的带宽速度、更真切的视觉体验，让数字化已经成为构建现代社会的基础力量。据贝尔实验室统计数据，从2010到2020过去10年核心网络数据流量几乎呈指数增长，到2020年达到4.3ZB。而数据中心内部东西向的数据流量比南北向核心出口流量要高很多，约5倍于南北向流量，据思科统计数据，到2020年达20.6ZB。

数据中心架构中，每个低层级的交换机都会连接到上一个更高层级的交换机，形成拓扑架构。服务器设备直接连TOR 交换机。Spine 层属网络骨干，负责把aggregation 或leaf 交换机连接起来。这种网络架构更易于网络扩展以及无阻塞配置。数据中心I/O接口带宽需求的增加同样也带动了可插拔光模块速率的演进。无论是服务器到TOR 交换机，再到上面层级的leaf 以及spine 交换机之间的光互联模块方案，几乎都是每三年向前演进一代。目前国外大型数据中心，单波光口速率已达100GbE, 电口SerDes 速率已达50GbE。再往前看，今年OFC 会议上Arista 公司的预测认为到2025年左右光口单波100GbE 的光模块发货量可能达到顶峰，而单波200GbE 的下一代光模块将从2023年起开始小批量发货。对应的电口SerDes速率，据650 Group 调研机构预测，50GbE SerDes 将于2022年达到顶峰，而100GbE SerDes 在2023年开始大规模商用；而200GbE SerDes 可能要等到2025年左右才开始小规模商用。

高速光模块的技术演进实际上取决于上下游产业链的协同发展。未来光模块的演进路线图应该是比较清晰的，即400G->800G->1.6T->3.2T。ASIC 交换容量将沿着12.8T->25.6T->51.2T->102.4T 方向扩容。由于光器件如激光器的产业成熟度好于DSP 等电芯片，当光口速率2倍于电口速率时，DSP中需要有gearbox 做一个速率转换，比如400G DR4/FR4, 但是光口与电口系列一致时，则不需要gearbox, 比如800G DR8。回头看400G光模块 约从2018年开始推出市场，下一代800G 已经开始系统测试，预估2021年底小批量。更高速的光模块1.6T 期望在2024年推出市场。

在未来数据中心中，随着技术的进步，传输每比特信息所需的能量是在逐年降低的。据分析，从2000年到2015年，基本趋势是每10年降低10倍。2015年以后下降的趋势预期会慢一点。对于400G光模块来说其能量效率约达30 pJ/bit, 800G 光模块可能到20~22pJ/bit 水平。而3.2T光模块可能达到小于10pJ/bit 水平。从节省能源的角度来讲，我们非常期望我们的光模块生态链可以支持该路线图。

数据中心光互联方案可根据其传输距离来选择两种支撑技术，一种是直接探测技术，另一种是相干探测技术。这里的相干探测凭借着高容量、高信噪比等优势在城域网内的长距离DCI互联中得到广泛应用；而直接探测的应用场景更适合相对短距离互联。据Lightcounting 市场调研数据，2020年DWDM市场销售额达10亿美金，到2025年将到25亿美金。届时DCI应用场景中相干探测的光模块比重预期由2020年的39%提升到2025年78%。另外随着光模块速率的提升，对于直接探测方案，对模块内光器件的带宽要求比较高，同时受限于系统SNR以及光纤链路色散的影响，其传输距离也将受到限制。北美系统商Arista曾有报告分析，直接探测对800G光模块来说可能还支持10km 传输，但到1.6T/3.2T时，也许只能支持2km 传输。届时更远场景的光互联，则需要使用相干探测技术。目前看50G波特率可支持400G 相干传输，而100G波特率则支持800G及以上相干传输。当然基于相干探测技术的光模块在DCI或未来数据中心内部的应用，成本和功耗也将会是大家主要考虑和优化的问题。

近些年来硅光电子技术一直是一个热门话题，关注度非常高，行业里也有一些成功的榜样公司，比如Intel、Acacia、Luxtera 等。100G PSM4/CWDM4, 200G FR4/400G DR4, 这些大规模出货的产品，目前业内都有对应的硅光方案推出。按照Lightcounting 市场预测数据，基于硅光技术的光模块比例可能从2016年的20% 提升到2026年的52%（包含以太网和WDM应用）左右，市场前景非常广阔，客户期望值也非常高。然而一个硬币总有其两面性， 硅光技术本身还不够成熟，Fab可能是制约其发展的关键因素。硅光的业务是否够大来支撑Fab 的运营，Fab 制程的控制能力，不同Fab 之间的PDK 兼容性等问题都将影响硅光业务的可持续性发展。同时硅光芯片本身设计的容差也将直接影响芯片的良品率。总之，硅光技术的生态仍然还不成熟，也许未来到混合封装时，才是硅光大显身手的最佳平台。

旭创科技一直努力致力于满足于客户需求的高端光模块开发。目前其已经形成10G/25G/40G/100G/200G/400G等系列光模块产品组合。400G系列产品目前已经大批量出货国内外市场。同时正在开发800G 数通光模块，预计在2022年可以实现批量发货。此外，可插拔1.6T 光模块也在规划中。

总而言之，未来可预期可插拔光模块的迭代速度加快，通过技术演进获得成本红利，进一步降低数通单比特能量成本。从大型数据中心的网络升级实践以及未来规划，基本上看每三年可插拔光模块向前演进一代，传输每比特信息的能量效率也大幅提升。未来可插拔光模块的演进路径，从ASIC/DSP以及主要光学器件等关键组件的上下游产业链路线图规划来看，电口100G SerDes 可支持到1.6Tbps 的光模块，电口200G SerDes 则可支持3.2Tbps 的光模块。同时为提高光纤的频谱效率，DCI 相干下沉，未来相干探测光模块的应用场景增多，市场需求增长很快。旭创希望和我们的产业界同仁一同努力，以客户需求为导向，逐步实现800G/1.6T/3.2T 数据中心内以及DCI间的光互联，最终实现共赢。