近年来，全球各个国家纷纷启动数字战略布局。数据中心等数字基础设施迅猛发展。中国数字经济也逆势崛起，然而，我国的算力和数据处理能力仍分布不均。
为此，我国创造性地启动了东数西算工程，掀起新一轮的数据中心建设高潮，预计未来五年数据中心机架数量将实现超翻倍增长。
在昨日举行的2022中国光通信高质量发展论坛上，成都新易盛通信技术股份有限公司业务拓展总监张金双发表演讲，畅谈作为数据中心网络互连关键器件，高速光模块技术的发展趋势。
数据中心建设带动高速率光模块需求
张金双认为，建设新型数据中心，需要关注三个重点：第一是构建规模算力，引导大型、超大型数据中心向枢纽内集聚，形成数据中心集群，提升整体算力规模和效率；第二是高速互联，打通数据高速传输网络，强化云网融合、多云协同，促进东西部算力高效互补和协同联动；第三是绿色集约，支持数据中心进行节能减碳、可再生能源供电。
作为数据中心的核心资产，IT设备的服务器、存储器和网络设备都需要采用光模块进行互连，才能完成数据的高速处理和流转。随着数据中心用户数据流量的增长，以太网的带宽也向着高速率不断演进，这也直接带来了高速光模块的需求增长。
在数据中心的内部互连中，小于2公里，光连接从100G逐渐向200G/400G/800G发展，而数据中心不同域和园区之间的互连，尤其是小型化相干光模块的推出，也推动数据中心互联从100G向800G的演进。
张金双指出，光模块的发展也离不开标准和规范的制定，只有在遵从相同规范和指标要求的情况下，不同厂商之间的光模块配合才能够实现更好的互联互通。
据了解，各大标准组织均已积极推出800G光模块技术规范。其中，国际标准组织IEEE 802.3以太网工作组在2021年底成立P802.3df项目，启动800G/1.6T以太网技术标准的研究。
技术创新助力光模块低功耗发展
一直以来，数据中心都是能耗大户，有关预测显示，到2030年，数据中心电能消耗将占全球总用电量的3%~13%。2021年7月，工信部发文要求，新建大型及以上数据中心PUE需降至1.3甚至1.25以下。IT设备尤其是随着带宽增长能耗占比不断增长的交换设备的节能设计逐渐提上日程。
而根据微软的数据显示，光模块在交换设备中功耗占比超过50%，业界也一直在研究降低光模块功耗的课题。张金双介绍，为降低光模块的功耗，目前主要从芯片器件的节能和模块整体设计和优化方面考虑。
一是数字处理芯片工艺升级。光模块中，DSP芯片功耗占比超50%，在业界的努力下，DSP芯片处理工艺从16nm降至7nm、5nm，从而令功耗降低15-25%。
二是发端芯片技术方案发展。发端芯片功耗也是光模块功耗的重要部分，行业通过不同方案的研究向更高速率的单波200G发展，同时考虑功耗设计。目前，微环和铌酸锂方案在带宽和功耗方面表现都不错，尤其是业界已经有演示超300G-PAM8，但是铌酸锂方案目前产业链成熟度相对降低。而在产业链配合较好的III-V族电吸收方案，在带宽和功耗方面的表现则差强人意。硅光MZ方案则在各方面都需要努力。
三是光模块电路域设计优化与光封装高度集成。从分立器件到高度集成，从可插拔到共封装CPO，尤其是在未来3.2T速率CPO将是一个重要选择，具有降低功耗15%-30%的潜在可能。
