算力時(shí)代背景下，數(shù)據(jù)中心成為能耗大戶，光模塊技術(shù)的升級(jí)不僅僅是簡(jiǎn)單的速率翻倍，更需要解決高速率帶來(lái)的的功耗、成本問(wèn)題。光模塊能耗占據(jù)數(shù)據(jù)中心交換網(wǎng)絡(luò)能耗比重的40%-50%。光模塊能耗的激增給數(shù)據(jù)中心的成本端帶來(lái)巨大壓力，解決其能耗問(wèn)題成為當(dāng)下光模塊技術(shù)更新的關(guān)鍵。

1.LPO

         LPO（Linear-drive Pluggable Optics，線性驅(qū)動(dòng)可插拔光模塊），采用線性驅(qū)動(dòng)技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)DSP（數(shù)字信號(hào)處理）/CDR（時(shí)鐘數(shù)據(jù)回復(fù)）芯片，可實(shí)現(xiàn)降功耗、壓成本的作用，但代價(jià)在于拿掉DSP后會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率提升，通信距離縮短，因此LPO技術(shù)只適合用于短距離的應(yīng)用場(chǎng)景。

         傳統(tǒng)DSP可對(duì)高速信號(hào)在光-電、電-光之間轉(zhuǎn)換后出現(xiàn)的失真問(wèn)題進(jìn)行修復(fù)，從而降低失真對(duì)系統(tǒng)誤碼率的影響，但功耗大成本高。LPO技術(shù)去除了DSP，將其相關(guān)功能集成到設(shè)備側(cè)的交換芯片中，只留下具有高線性度的Driver（驅(qū)動(dòng)芯片）和TIA（Trans-Impedance Amplifier，跨阻放大器），用于對(duì)高速信號(hào)進(jìn)行一定程度的補(bǔ)償。

         LPO技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括：1）低功耗：OFC2023Macom展示出的單通道100G單模800GDR8、多模800GSR8Linear-drive方案中多模功耗節(jié)省70%，單模功耗節(jié)省50%。根據(jù)Macom的數(shù)據(jù)，具有DSP功能的800G多模光模塊的功耗可以超過(guò)13W，而采用MacomPuredrive技術(shù)的800G多模光模塊的功耗不到4W。2）低延遲：沒(méi)有DSP后處理步驟減少，數(shù)據(jù)傳輸延遲減少，Macom的Linear-drive方案中延時(shí)可降低75%。3）低成本：800G光模塊中去除DSP后系統(tǒng)總成本可降低約8%。4）可熱拔插：LPO封裝沿用傳統(tǒng)熱拔插技術(shù)，便于后期維護(hù)。

2.CPO

         CPO（Co-packagedoptics，共封裝光學(xué)），是指將網(wǎng)絡(luò)交換芯片和光模塊共同裝配在同一個(gè)插槽上，形成芯片和模組的共封裝。

         與傳統(tǒng)可熱拔插式技術(shù)相比，CPO技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括：1）低延遲，低功耗：由于光模塊和交換芯片在同一個(gè)封裝內(nèi)，信號(hào)傳輸路徑更短，可以實(shí)現(xiàn)更低的延遲。另外光電共封裝技術(shù)可以減少信號(hào)傳輸?shù)墓?，并提高整體系統(tǒng)的能效。2）高帶寬：光電共封裝技術(shù)支持高速光通信，可以提供更大的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。3）小尺寸：相比傳統(tǒng)的光模塊和電子芯片分離封裝的方式，光電共封裝技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更緊湊的尺寸，有利于在高密度集成電路中的應(yīng)用。

3.硅光子技術(shù)

         硅光子技術(shù)是基于硅和硅基襯底材料，利用現(xiàn)有CMOS工藝進(jìn)行光器件開(kāi)發(fā)和集成的新技術(shù)。硅光子技術(shù)的核心理念是“以光代電”，即采用激光束代替電子信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，將光學(xué)器件與電子元件整合至一個(gè)獨(dú)立的微芯片中，提升芯片之間的連接速度。

         將硅光材料和器件集成在同一硅基襯底上，形成由光調(diào)制器、探測(cè)器、無(wú)源波導(dǎo)器件等組成的集成光子器件。硅光光模塊無(wú)需ROSA（光接收組件）、TOSA（光發(fā)射組件）封裝，因而硅光器件體積與數(shù)量更小、集成度更高。2）低成本：相較于傳統(tǒng)的分立式器件，硅光模塊的集成度更高，封裝與人工成本降低；此外硅基材料成本較低且可以大尺寸制造，意味著硅基芯片成本得以大幅降低。3）兼容成熟CMOS工藝：硅光子技術(shù)能利用半導(dǎo)體在超大規(guī)模、微小制造和集成化上的成熟工藝積累優(yōu)勢(shì)。

4.薄膜鈮酸鋰

         電光調(diào)制器可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的調(diào)制。薄膜鈮酸鋰通過(guò)“離子切片”方式，從塊狀的鈮酸鋰晶體上剝離出鈮酸鋰薄膜，并鍵合到附有二氧化硅緩沖層的Si晶片上。相較于其他光電子材料，如磷化銦（成本受限）、硅光（性能功耗受限）、鈮酸鋰晶體（尺寸受限），薄膜鈮酸鋰可實(shí)現(xiàn)超快電光效應(yīng)和高集成度光波導(dǎo)，具有大帶寬、低功耗、低損耗、小尺寸等優(yōu)異特性，并可實(shí)現(xiàn)大尺寸晶圓規(guī)模制造。薄膜鈮酸鋰調(diào)制器是一種基于鈮酸鋰材料制作的光學(xué)調(diào)制器，與傳統(tǒng)鈮酸鋰調(diào)制器相比，薄膜鈮酸鋰調(diào)制器在器件尺寸、電光帶寬和集成度方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

本文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除，謝謝！