数据中心作为未来网络的控制节点和内容载体，正在经历着云化以及ICT融合带来的巨大变革。而随着数据中心的规模化发展，云计算数据中心网络拓扑的持续升级演进，对数据中心光互连技术提出了更高的要求。
 

硅光技术以其材料特性以及CMOS工艺的先天优势，能够很好的满足数据中心对更低成本、更高集成、更低功耗、更高互联密度等要求，有望在数据中心互连市场大显身手。
 

在日前举行的“硅光集成与数据中心应用线上研讨会”上，京东科技云事业部光网络架构师陈琤发表“云计算数据中心用户视角下的硅基光子技术”的主题演讲，从使用者的角度阐述硅基光子技术在数据中心的应用前景。
 

硅光是最具前景的光互连技术方案
 

陈琤指出，随着数据中心网络的规模化发展，要求underlay的网络做到高吞吐量、易扩展以及开放化。具体到高吞吐量，首先是服务器接入带宽提升，然后是东西向流量的剧增，更多要求网络设备的接口带宽逐步提升。易扩展主要体现在随着承载的业务灵活多变，要求网络资源能够做到平滑调度，以应对网络的扩容和裁撤。
 

开放化的需求方面，由于现网环境下往往采用不同厂家的网络设备，需要在两个维度上做到开放化，首先是硬件与硬件的解耦，其次是开放控制软件和硬件的解耦。陈琤指出表示，综合来看，对数据中心内光互连技术也就提出了进一步的发展要求，首先是高速率，然后是标准化，最后是易运维。
 

从数据中心互连拓扑演进的趋势来看，目前大规模部署的拓扑机构包括10G/40G、25G/100G两种网络架构，几乎所有互联网厂商所使用的设备形态以及光模块形态高度一致。而下一代网络拓扑将存在200G和400G两个较大的阵营，数据中心用户将根据承载的业务特点，选择不同的拓扑路线，不过都将基于50G PAM4 SerDes的交换芯片，光模块封装形式包括QSFP-DD和QSFP56。
 

具体到光模块技术方案的发展方向，陈琤表示将朝着高速率、低功耗、高密度、低成本、标准化方向发展。而硅基光子技术，因其硅材料的特性以及CMOS工艺的先天优势，能够很好的满足上述五大发展方向，也就使得硅光成为最有前景的一种光互连技术方案。
 

硅光应用场景丰富，CPO下优势明显
 

陈琤介绍，随着数据的增长，硅光技术的应用场景也越来越丰富。100G时代，硅光可以应用于PSM4和CWDM4两种产品形态；200G时代，可以应用于FR4；400G时代，可以应用于DR4、FR4/DR4+以及LR4/LR8，相干光等；800G时代，硅光基本可以应用于全系列的光模块类型。
 

具体来看，25G NRZ SerDes时代的硅光产品，即100G的硅光模块，作为硅光技术商业化的第一步，已经实现批量发货。不过，陈琤指出，100G时代，由于传统的III-V族光模块具有成熟的技术完整度以及完备的产业链，在成本和性能上仍保持着相当的竞争力，硅光模块更多的是作为一种补充方案。
 

而到了50G PAM4 SerDes，100G PAM4 SerDes以及后续的演进升级，也就是400G、800G时代，硅光技术将很有潜力成为低成本、低功耗的解决方案。据了解，近期众多厂家发布了基于硅光的QSFP-DD产品，陈琤认为，相信在400G的产品中，硅光的部署比例会有进一步的提升。
 

陈琤表示，上述介绍的应用形式，无论是硅光，还是传统的III-V族分立器件方案，基本属于同一个赛道，遵守同样的MSA，同样的IEEE规范，同样的接口标准，硅光的优势只是在于高度集成和材料工艺带来的低成本。
 

硅光技术的另一条赛道在板载光子，即所谓的Co-Packaged Optics。硅光的先天优势在于，能够将高密度的硅光IO放置在离Switch芯片最近的位置，避免了电信号在PCB板上的长距离和不等距传输，并能够降低信号传输衰减和系统的整体功耗。目前，陆续有厂商推出12.8T、25.6T的Co-Packaged方案的DEMO。
 

另外，在相干光应用场景下，由于相干光调制监测系统的器件构成更为复杂，这样硅光的高度集成优势更加显现。目前较为热门的QSFP-DD ZR光模块基本都是硅光方案，将来有机会取代波分传输的电层设备，简化网络结构，降低成本。
 

硅光前景乐观，仍需产业链优化整合
 

据陈琤介绍，经过多年的发展，硅基光子技术已经形成了较为完备的产业链，从设计流片到封装测试到系统集成，众多公司都在参与这一市场。截止目前，已经有大规模部署的产品类型，包括100G PSM4和CWDM4以及相干光产品。
 

陈琤指出，从用户的角度来看，可插拔光模块作为标准化程度很高的产品形态，用户关心的是可靠性和成本。400G及400G以下速率的光模块，传统的III-V族解决方案，凭借多年的技术沉淀，成熟的生态链，仍保持竞争力。
 

对于硅光方案而言，陈琤表示，其优势主要集中在集成度和相对廉价的CMOS工艺，尤其是在有高密度集成需求的应用场景，例如QSFP-DD ZR、Co-Packaged等，硅光将会有更广阔的市场空间，不过仍要依赖产业界的进一步优化和整合。