400G光模块的主要标准

OFC 2018刚刚落下帷幕，很多公司都展示了其400G光模块的demo产品。本篇笔记主要调研下400G光模块的主要标准，以供大家参考。

先做一个简单的数学计算，100G=25G*4, 目前100G主要采用NRZ编码方式，以四通道形式实现，单通道速率为25G。CWDM4是4个中心波长，广义上也可以看成4通道。将100G提高到400G, 如果仍然采用4通道的形式，每个通道的速率需要提高到100G，即便采用PAM4的编码方式，单通道的调制速率也需要达到50G，这在目前还存在一定的挑战。如果采用8通道的形式，单通道的速率为50G，采用PAM4编码方式，单通道速率和100G的要求一样，也是25G。相比较而言，8通道方案的难度稍低，可实现性增大，只不过需要采用PAM4方案。PAM4方案对信号的产生、探测等都提出了新的要求。

1. QSFP-DD

QSFP-DD的全称是Quad Small Form Factor Pluggable-Double Density, 该方案是对QSFP的拓展，将原先的4通道接口增加一行，变为8通道，也就是所谓的double density。该方案与QSFP方案兼容，这是该方案的主要优势之一。原先的QSFP28模块仍可以使用，只需再插入一个模块即可。其示意图如下，

由于增加了4个通道，其上下两面电接口的引脚增加了一排，如下图所示。下图中左边一排引脚即为新增加的pad引脚。

2. OSFP

OSFP的英文全称是Octal Small Formfactor Pluggable，Octal表示8。该标准为新的接口标准，与现有的光电接口不兼容。其结构示意图如下，

其尺寸为100.4*22.58*13 mm^3，比QSFP-DD的尺寸略大，因而需要更大面积的PCB。其电接口的引脚不同于QSFP-DD, 上下各有一排，如下图所示，

3. CWDM8

该标准是对CWDM4标准的扩展，每个波长的速率为50G，也可以同样实现400G。其波长定义为，

新增加了四个中心波长，即1351/1371/1391/1411nm。波长范围变得更宽，对Mux/DeMux的要求更高，激光器的数目也增加一倍。最大输入功率为8.5dBm。Intel在此次OFC会议上展示了其基于硅光芯片的CWDM8方案，如下图所示，

4. CFP8

CFP8是对CFP4的扩展，通道数增加为8通道，尺寸也相应增大，为40*102*9.5 mm^3，如下图所示。该方案的成本较高。

5. CDFP

CDFP标准诞生较早，至今已经发布第三版规范。CD表示400（罗马数字）。其采用16通道，单通道速率为25G。由于通道数较多，尺寸也比较大。

6. COBO

COBO的全称是consortium for on board optics， 也就是将所有光学组件放置在PCB板上。该方案的主要优势是散热好，尺寸小。但是由于不是热插拔，一旦某个模块出现故障，检修比较麻烦。

最后贴一张这几种标准尺寸的对比图，

（图片来自 http://www.lightwaveonline.com/articles/2017/12/surveying-the-new-optical-form-factors-for-400-gigabit-ethernet.html）

以上是对已有的400G标准的简单总结，目前看来QSFP-DD有一定的优势。最终哪种方案会胜出，谁的功耗、性价比更胜一筹，还有待市场的检验。

文章中如果有任何错误和不严谨之处，还望大家不吝指出，欢迎大家留言讨论。