華中科技大學(xué)教授唐明：相干光通信下沉，呼喚核心器件創(chuàng)新

6月7日消息（南山）在生成式AI等新型應(yīng)用驅(qū)動(dòng)下，算力需求持續(xù)高速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)成為今年業(yè)界的熱門話題。尤其是光模塊企業(yè)，憑借用于數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)的400G/800G光模塊產(chǎn)品，已經(jīng)華麗轉(zhuǎn)身為資本市場(chǎng)的寵兒。

在今日舉辦的2023年中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇系列“數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)技術(shù)研討會(huì)”上，華中科技大學(xué)教授唐明從技術(shù)層面對(duì)數(shù)據(jù)中心相干光互聯(lián)進(jìn)行了探討。唐明介紹，400G時(shí)代，直調(diào)直檢憑借功耗和成本優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)短距光互聯(lián)(<80km)，相干憑借性能優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)中長(zhǎng)距光傳輸（≥80km）。但是，隨著接口速率增長(zhǎng)，相干正在不斷向中短距傳輸下沉，距離的界限逐漸模糊。

如何打破這一界限？降低相干光模塊的功耗是主要方向。過(guò)去近10年，標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)相干光模高速更迭，400G ZR相干已經(jīng)實(shí)現(xiàn)與IMDD同等封裝密度。預(yù)計(jì)1.6T DR4相干功耗將降至與IMDD相同。

唐明介紹，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量占到了全球IP流量超過(guò)70%，數(shù)據(jù)中心光模塊用量遠(yuǎn)超傳統(tǒng)長(zhǎng)距與骨干網(wǎng)。事實(shí)上，過(guò)去幾年全球云公司資本開支高速增長(zhǎng)，已經(jīng)追上了運(yùn)營(yíng)商，對(duì)數(shù)據(jù)中心的投資是重要因素。

大用量呼喚低功耗與低成本。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)所采用IMDD技術(shù)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，相干技術(shù)得到業(yè)界重視，以催生數(shù)據(jù)中心在低功耗情形下的超高速率傳輸。唐明介紹，400G可插拔光模塊中，ASIC大約占據(jù)50%的功耗和1/3的尺寸；但在高端嵌入式光引擎中，ASIC可占據(jù)70%的功耗和50%的尺寸。此外，高性能激光器帶來(lái)了較高的成本。

這需要打造一個(gè)面向數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)的極簡(jiǎn)的相干光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)成本、功耗、頻譜效率、可擴(kuò)展性的平衡。唐明介紹了幾類支撐這一架構(gòu)的光器件：集成偏振追蹤功能的相干接收芯片，克服載波偏振衰落，實(shí)現(xiàn)無(wú)致冷低成本激光器單波600Gb/s 實(shí)時(shí)在線傳輸；雙向偏振調(diào)控，載波偏振鎖定+信號(hào)光偏振解復(fù)用，實(shí)現(xiàn)單波800 Gb/s低功耗低成本實(shí)時(shí)在線傳輸。此外還有穩(wěn)頻光源，SOA等。

唐明總結(jié)面向數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)的相干光通信架構(gòu)，一定是基于光電融合芯片，具有光源、放大、調(diào)制、探測(cè)、偏振控制和信號(hào)處理等功能，光電互補(bǔ)，避免對(duì)先進(jìn)制程的依賴，降低功耗與算法復(fù)雜度?？梢韵嘈牛S著數(shù)據(jù)中心邁向高算力時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力成為瓶頸，相干光通信將會(huì)得到越來(lái)越多的討論和應(yīng)用探索。

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