Page 29 - 网络电信2024年7月刊
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换芯片的Serdes驱动光引擎，光模块中高功耗的DSP/CDR可被省         件、光器件与光接口之间、光接口与尾纤之间存在的光路需整
略，从而降低功耗。此外，光电合封技术采用外置光源方案，                体采用密闭封装（液密封装），以实现同外部冷却液的完全隔
将激光器置于光收发单元外部，可降低光收发单元的热量，同                离。液冷光模块的密封技术包括气密封装和液密封装或者2种封
时便于维修，出故障时只更换激光器即可，进而降低成本[6]。              装方式的结合，这些技术保证光模块的密封性，防止气体或液
                                           体从内部泄漏到外部或从外部进入内部等。
      1.6 Tbit/s光模块虽然已基本确认仍将采用可插拔方式设
计生产，但随着AI计算等大交换机吞吐量需求的出现，光电合                     液冷光模块能够很好配合系统进行散热，但相比常规光模
封技术在提升整个链路性能方面具有较大潜力，或将是更高速                块在成本方面有一定增加。主要体现在2个方面：一是物料成
率光互联的主流解决方案。CPO技术目前仍有许多亟待解决的关              本，需采用绝缘、导热性能好、稳定性强的密封材料；二是加
键技术问题，例如高密度光纤连接的管理、散热管理、封装测                工成本，需通过较高的工艺和制造水平实现密封，且不能影响
试的良率以及可靠性等问题，需要业界共同摸索和实践。标准                原性能参数、电磁兼容特性等要求[7]。
化方面，OIF已发布外置光源和3.2 Tbit/s的CPO标准，CCSA也
立项了关于外置光源的行业标准。                                  目前中国通信标准化协会已经完成用于液冷系统中的光模
                                           块的研究课题，正在进行用于液冷系统的光模块的标准立项申
     2.3 薄膜铌酸锂调制技术                         请。
      伴随着光刻技术的不断进步和混合集成工艺的发展，铌酸
锂薄膜脊型波导结构的制造为薄膜铌酸锂调制器的开发奠定了                    结束语
基础。薄膜铌酸锂调制器继承了体材料铌酸锂良好的物理化学
稳定性，具有光学窗口宽、电光系数大、高线性度等优点，并                      随着算力网络概念的提出和推进，数据中心将进入高速发
通过优化设计可有效避免调制效率低、尺寸大等缺点。薄膜铌                展快车道，光互联模块的机遇与挑战并存，国内外企业积极开
酸锂调制器的技术核心是对光波导结构和电极结构进行匹配设                展各项新技术的研究和实践。建立和完善涵盖光互联模块产业
计，使其光电响应匹配，提高工艺精度，损耗减少，从而实现                上下游的产业生态至关重要，为数据中心互联的健康发展提供
高性能、低功耗、小尺寸、低驱动电压的新型调制器，降低光                有效支撑。
互联模块的功耗。
      各大厂商正在积极开发800 Gbit/s光互联芯片，128 GBaud  参考文献
波特率相干光通信芯片以及60～70 GHz以上带宽的特种通信用
调制器芯片，它将成为未来超高速光互联领域的主流方案之                  [1]陈荣.中国工程院院士郑纬民：算力互联汇聚超级计算力[EB/
一。                                                 OL].[2023-10-22]. https：//rmh.pdnews.cn/Pc/ArtInfoApi/
     2.4 线性直驱技术                                    article?id=37308579.
      在光模块内部，发送端信号需经过数模转换（DAC），将
数字信号转换为模拟信号；在接收端，模拟信号经过模数转换                 [2]中国信息通信研究院.中国算力发展指数白皮书[EB/OL].[2023-10-
（ADC）后，再转换为数字信号。数字信号处理（DSP）芯片的                     22]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=177734237064880706
主要功能是进行ADC/DAC、变速管理芯片（gearbox）的信号变                 9&wfr=spider&for=pc.
速、电信号劣化补偿以及时钟数据恢复（CDR）。DSP是高速光
模块的关键部件之一，但是功耗较高，其功耗约占光模块总体                 [2] 中国信息通信研究院.中国算力发展指数白皮书[EB/OL].[2023-
功耗的50%～60%。                                        10-22]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=177734237064880
      线性直驱技术（LPO）在光模块中去除DSP/CDR芯片，模块               7069&wfr=spider&for=pc.
内部只处理线性信号，由设备侧进行非线性信号的处理，从而
降低光模块的功耗和成本。目前，LPO技术已在400 Gbit/s、           [3] IEEE 802.3 Beyond 400 Gbit/s Ethernet Study Group. Project
800 Gbit/s速率上得到一定应用，但传输距离主要为500 m及以                overview-IEEE P802.3df:200 Gbit/s,400 Gbit/s,800 Gbit/
内，后续的规模化应用还需要技术的进一步发展、测试方法的                        s,and1.6 Tbit/s ethernet[EB/OL].[2023-10-22]. https：//
建立以及标准的牵引。目前中国通信标准化协会已经启动LPO光                      www. ieee802.org/3/B400G/public/21_1028/B400G_overview_
模块研究课题，为后续标准化进行行业和技术分析。IPEC也启                      c_211028.pdf.
动了关于LPO方面的研究。
     2.5 液冷光模块技术                            [4] IMT-2020(5G)推进组. 5G承载与数据中心光模块白皮书
      为解决数据中心高密度设备散热和降低电源使用效率                      [EB/OL].[2023-10-22].https：//max.book118.com/
（PUE）的难题，液冷技术已获得广泛应用，从而产生对能够在                      html/2021/1101/8011111037004030.shtm.
液冷环境中配套使用的液冷光模块的需求。
      液冷光模块需防止冷却液进入光模块内部光路，即光器              [5] 中国通信标准化协会.硅光子技术在通信光模块中的应用研究[EB/
                                                   OL].[2023-10-22]. https://www.ccsa.org.cn/.

                                            [6] 中国通信标准化协会.光电合封技术研究[EB/OL].[2023-10-22].
                                                   https://www.ccsa.org.cn/.

                                            [7] 中国通信标准化协会.用于液冷系统中的光模块研究[EB/OL].
                                                   [2023-10-22]. https://www.ccsa.org.cn/.

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