“全光”时代的宠儿——400G光模块

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作者：张源

1、全光算力网络简述

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       2021年3月11日，“十四五”规划在十三届全国人大四次会议表决通过。在“第十一章　建设现代化基础设施体系”“第一节　加快建设新型基础设施”中明确表述：“围绕强化数字转型、智能升级、融合创新支撑，布局建设信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施等新型基础设施（备注：“新基建”是“新型基础设施建设”的简称）。建设高速泛在、天地一体、集成互联、安全高效的信息基础设施，增强数据感知、传输、存储和运算能力”。 由此，“智慧”“数字”等热点词，更加深入人心，耳濡目染。

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       相对应的是，中国信息通信业积极倡导了“算力网络”的新兴概念。2019和2021年，中国联通和中国移动分别发布“算力网络白皮书”。“算力网络”的目标是提供算网一体服务，它是云网融合服务的新阶段，是数字基础设施服务的新形态。从网络角度看，“算力网络”是面向计算和智能服务的新型网络体系，IPv6和全光底座是算力网络的技术基石。

图1全光网的示意

       这里的全光底座，是融合算力服务的千兆固定宽带网络，能向单个用户提供固定千兆接入能力。行业称其“千兆光网”“全光网”或“全光算力网”。其主要特征包括：超大带宽、超低时延、高可靠、智能调度、低功耗等，以满足智慧城市、智慧家庭、智慧医疗、数字制造……等方方面面“智慧、数字”生活的需求。千兆固定宽带网络简称F5G，它与无线5G，并称“双千兆网”。

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       未来，算力就是生产力，预计2025年中国数字经济规模将达到60万亿元，约占GDP的50%。

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图2 数字经济规模（数据来源：中国信通院）

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        而“东数西算”是十四五期间重点实施的，构建“算力网络”的一个大型工程项目。2022年2月，国家发改委等部门联合印发文件，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏 启动建设8大国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群，“东数西算”工程正式全面启动，规划分三个阶段建设。“东数西算”工程可谓继 “西电东送” “西气东输”“南水北调”之后的又一新中国壮举。

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图3 东数西算工程

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2、“全光”给400G光模块带来的机遇

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       在全光算力网中，光模块无处不在。在数据中心、光传送、光接入、5G承载网，百米百G互连都是光纤的天下（备注：百米百G是概述，具体不同介质互连的长度和速率不同，这里没有展开），而每根光纤的两端都各有一个光收发模块（简称光模块），以实现光与电信号的调制转换，以及光信号的发送与接收。

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        2021年 LightCounting分析，光模块全球市场将从2020年的80亿美元增加到2026年的145亿美元。

图4 数据来源：2021年 LightCounting分析

         光模块种类繁多，其中400G光模块在2020~25年会引领市场份额，主要包括光传送网和数据中心领域的应用。

图5 数据来源：2021年 LightCounting分析

3、400G光模块PCB的挑战

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       以传输距离相对较短的直调光模块为例，对比100G QSFP28光模块，400G QSFP-DD光模块的高速信号速率2倍，密度2倍，功耗约3倍。光模块PCB做为电信号、结构支撑以及底部散热的载体，400G 光模块PCB的挑战明显增加。

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面对400G 光模块PCB的挑战如何解决

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参考资料：“全光算力网络的理念、技术与实践”，2022全光城市研讨会，唐雄燕 中国联通研究院

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