本次OCP EMEA 2025大会上,来自CIG USA的Michael Xin围绕LPO展开深入探讨,并结合基于硅光MZ调制器方案的OSFP DR8 800G LPO光模块的测试结果,详细阐述LPO光模块的技术原理 对于模块而言,还需要CTLE来补偿自身的缺陷。例如,对于16dB信道损耗的情况,模块需要提供8dB的补偿。 对于8dB损耗的情况,仅需4dB的CTLE,此时TP1A眼图已经部分张开,使用8dB CTLE则完全张开。若没有模块CTLE辅助,也同样可以实现眼图张开。 四、测试结果分析 4.1 依照LPO-MSA协议的测试结果 针对16dB、14dB、8dB、11dB和8dB端口进行测试,模块CTLE辅助。 4.2 无模块CTLE辅助的测试结果 当不借助模块CTLE辅助调整TP1A时,测试结果显示BER比有CTLE辅助时差一个数量级,误码率来到1e-8量级。
从 800Gbps LPO 模块的角度来看,模块制造商的小批量生产数据显示,在三个温度点下,OMA、ER、TDECQ 和 CEQ 均能满足 112Gbps LPO MSA 定义的 TP2 规范,从而确保不同制造商的 LPO 模块之间实现互联互通。 硅光子 MZM 由模拟的 S 参数描述,默认 3dB 光电带宽设置为 45GHz,这是在高反向耗尽电压 Vpn 为-3.5V 下实现的,导致 Vpi 为 8-9V。 测试还包括 2 个 1.6Tbps LPO 模块、1 个可调光衰减器、1 个光学采样示波器、2 根 500m 光纤等材料,用于评估 1.6Tbps LPO 模块的性能。 评估指标包括 BER 和 TP2 光眼图。实验设置了四个部分: • 实验 1:通过调整可调衰减器的衰减值,评估 1.6Tbps LPO 模块在短光纤不同光功率下的 BER。
一、LPO 光模块的定义与核心原理LPO(Linear Pluggable Optics,线性可插拔光模块)是光通信领域针对高速率、低功耗需求推出的创新解决方案。 这一设计使 LPO 模块在 100G/lane 速率、QSFP-DD 封装场景下,功耗较传统方案降低 40%-50%(典型值:400G LPO 模块功耗<8W,传统 DSP 方案约 12W)。 二、LPO 光模块的四大核心优势能效革命:破解数据中心 “电费困局”功耗直降 50%:以 400G 模块为例,单模块节省 4W 功率。 三、LPO 光模块的当前局限性传输距离受限(商用场景 vs. ,基于硅光集成技术的 800G LPO 模块已实现 5km 传输,但尚未大规模商用。
CPO光模块:专为CPO系统设计的高集成度光收发组件,需适配硅光集成、3D封装等工艺。 二、技术路线:硅光主导与材料革新CPO光模块的实现高度依赖硅光子(SiPh)集成技术:集成优势:硅光技术可在单芯片上实现调制器、波导、探测器等元件的单片集成,体积较传统分立器件缩小70%,满足CPO的尺寸严苛性 Meta数据显示光模块故障可导致AI集群效率骤降40%,而CPO的不可插拔特性增加维护难度。 光模块配比率提升:B100 GPU与光模块配比从1:3(H100)升至1:8,拉动1.6T CPO需求,2030年市场规模预计达81亿美元(CAGR 137%)。 从长远生态发展看,光互连技术将呈现分层演进趋势:CPO更适用于芯片级的超短距高速互连,线性可插拔光学(LPO)有望在机架内部连接实现优化,而可插拔模块则继续服务于对灵活组网有较高需求的场景。
的出货量相当,两者总量与传统DSP光模块相当,LPO的发展在一定程度会延缓CPO的部署。 根据Arista的测试结果,800G-DR8 LPO光模块的功耗典型值为7.5W(约为传统DSP光模块的一半), 对应能效比为9.4pJ/bit。 Cisco报告中提及到800G-DR8 LPO的典型功耗为7-9W,对应能效比为8.8-11.3pJ/bit,而带DSP光模块的功耗为13-15W。 Broadcom给出的传统可插拔400G光模块功耗为8W, 对应能效比为20pJ/bit, 400G-FR4 LPO功耗为4.9W, 对应能效比12.3pJ/bit,而Broadcom基于MZM方案的CPO Cisco在今年OFC上展示了其在LPO上的一些测试结果,LPO模块来自三个供应商,包括400G-DR4和800G-DR8。不同的LPO模块中TP1a节点的参数不一,如下表所示。
假如用于Scale Up带宽7.2Tbps的B200,LPO模块的功耗只有43W,只是GPU 1200W的一个零头。DPO模块此时的功耗是107W。 ,既有CPO的高带宽密度的特性,又跟当前的可插拔模块一样易维护更换,可以是铜缆或光的不同配置形态。 最后还讲了一点OCS Scale Up对于光模块的高链路预算和Bidi提升OCS光口利用率的需求。 个人理解:整体逻辑就是未来光互联是必然,硅光高可靠高密低成本优势也会持续发扬光大。 LPO有功耗优势但产业不成熟难推标准,就可以通过跟铜缆方案兼容的方式,拉着线缆连接器朋友来对付DSP模块;CPO也可能是大势所趋,但可以通过mountable CPO的方式,让模块厂继续有生意做;OCS 如果价值大,也是光模块的一个好机会。
LPO强调“可插拔”,是为了和CPO方案相区分。CPO方案里,光模块是不可以插拔的。光模块(光引擎)被移动到了距离交换芯片更近的位置,直接“绑”在一起了。 那么,LPO和传统光模块的关键区别,就在于线性驱动(Linear-drive)了。 所谓“线性驱动”,是指LPO采用了线性直驱技术,光模块中取消了DSP(数字信号处理)/CDR(时钟数据恢复)芯片。 LPO方案,就是把光模块中的DSP/CDR芯片干掉,将相关功能集成到设备侧的交换芯片中。 算下来,系统总成本可以下降大约8%,大约50~60美金。 值得一提的是,DSP也是博通、Inphi等少数厂商所掌握的技术。取消了DSP,从某种程度上来说,也减少了对少数厂商的依赖。 ; 7、《揭秘智算中心网络建设新利器:LPO技术的出现》,锐捷网络; 8、《线性驱动光模块专家交流会纪要》。
一、AI光模块功耗挑战与低功耗技术探索 在AI领域迅猛发展的当下,光模块的需求呈现出指数级增长态势。然而,功耗问题却成为了亟待攻克的关键难题。 为了应对这一挑战,业界积极投身于低功耗可插拔光模块技术的研究,主要聚焦于LPO(线性驱动光模块)、LRO(线性接收光模块)以及适配浸没式冷却的光模块方案。 二、LPO与LRO技术详解 (一)技术原理 - LPO(Linear Pluggable Optics):该技术将DSP功能从光模块转移至ASIC芯片,移除了模块内的重定时和均衡功能。 误码率(BER)测试 - 800G DR8光模块:基于64端口交换机进行测试,结果显示误码率低于3.1e-8,平均误码率为1.92e-10,这表明线性光模块在性能方面表现十分优异。 功耗对比 通过实际测试发现,LPO(DR8)的功耗为9 pJ/bit,LRO(DR8)的功耗为11.3 pJ/bit,而传统DSP模块的功耗约为18 pJ/bit,相比之下,LPO功耗降低了约
图6-A型 CPO封装 在OFC上,博通展示了其Bailly 51.2T交换机,采用的是B型CPO解决方案,共8个6.4T-FR4 Bailly SCIP 光引擎,带 Broadcom 光纤连接器 (BFC 图7-B型 CPO封装 图8-博通Bailly SCIP 光引擎CPO平台 C型3D封装CPO是CPO的最终形态,是真正完全意义上的CPO。 图9-中国计算机互连技术联盟 CPO 及 Chiplet 标准 什么是LPO技术 LPO,即线性驱动可插拔光模块,是一种光模块封装技术。 无论是CPO还是LPO,相对传统光模块,主要目的之一就降功耗,而DSP的功耗在整个模块中的占比又是最高的。 ODCC在2023年发布了112G LPO光模块应用白皮书。
有小伙伴问SFP光模块和SFP+光模块有什么区别吗?1.速率不同:SFP速率:155M、622M、1.25G、2.5G。SFP+速率:传输速率为万兆,即为10G。 3.应用场景不同:10G SFP+光模块因为速率高,通常用在需要快速大量数据传输的场合,比如数据中心或高速网络核心;普通SFP光模块则多用于一般企业网络或家庭网络。 4.成本不同:10G SFP+光模块因为技术更先进,价格通常会比普通SFP光模块高。5.兼容性: SFP+光模块不能在只支持普通SFP接口的设备上工作,需要设备同时支持SFP+标准。 SFP+模块是SFP模块的高速版本,两者在物理尺寸上相同,但SFP+模块能够提供更高的数据传输速率,适用于更高速的网络环境。
以LPO(线性可插拔光学)为例,传统DSP光学模块的功耗表现如下:第一代1.6T DSP模块功耗为30W,基于3nm制程的版本降至25W,而LPO版本直接低至10W,单模块功耗实现显著下降。 ◆ 200Gb/ lane LPO模块的测试进展与挑战 当前200Gb/ lane LPO模块的测试仍处于早期阶段,已获取的初步数据呈现出明显的方向差异: - 接收方向表现优异:从光学TIA 此外,新一版优化的LPO DRV与TIA仍处于研发阶段,预计这些芯片量产落地后,LPO模块的整体性能将进一步提升。Arista对于200G LPO的可行性还是持乐观态度的。 ,再通过DSP芯片转换为光侧PAM4信号,但DSP芯片会完全抵消功耗优势,导致400Gb模块功耗远高于200Gb LPO、RF微波等技术。 相比之下,可插拔光模块无疑解决了各类光学技术(包括LPO、LRO、DSP、硅光、EML、VCSEL、RF及慢而宽光学等)的可维护性与可支持性问题。
下行带宽, 这是很取巧的做法,成本一致,而带宽翻番,这是因为,EPON OLT 光模块的发射机电路和激光器,GPON OLT 光模块的,其实是一样的。 上图可见,GPON OLT 光模块的 RxReset 信号,在其高电平时复位光模块接收机, 使接收机的判决电平可以快速恢复倒一个平均判决电压值(因为不同光 猫的输入光,强度是不一样的, 前后两个 GPON 这是因为, EPON OLT 光模块没 有这个复位信号,它的判决电平值, 假设上一个光猫输入光很强,则当前判决电压值较大,遇到下一个光猫的输入光很弱(EPON OLT 光模块的动态范围更是 高达 24dB 二、系统对比转至一段网上的一段,对比两种系统的优劣(略有修改):1 .速率EPON 提供固定上下行 1.25Gbps,采用 8b/10b 线路编码,实际速率为 1Gbps。 GPON 的 TC 层本质上是同步的,使用了标准的 8kHz(125μm)定长帧, 这使GPON 可以支持端到端的定时和其他准同步 业务, 特别是可以直接支持 TDM 业务, 就是所谓的 NativeTDM
,成本一致,而带宽翻番,这是因为,EPONOLT 光模块的发射机电路和激光器,GPONOLT 光模块的,其实是一样的。 注意 EPONOLT光模块的 RSSI_Trigger 管脚在金手指上的位置,和 GPONOLT 光模块的位置是不同的。 系统对比转至一段网上的一段,对比两种系统的优劣(略有修改):1.速率EPON 提供固定上下行 1.25Gbps,采用 8b/10b 线路编码,实际速率为 1Gbps。 系统对比转至一段网上的一段,对比两种系统的优劣(略有修改):1.速率EPON 提供固定上下行 1.25Gbps,采用 8b/10b 线路编码,实际速率为 1Gbps。 GPON的 TC层本质上是同步的,使用了标准的 8kHz(125μm)定长帧,这使 GPON 可以支持端到端的定时和其他准同步业务,特别是可以直接支持TDM业务,就是所谓的 NativeTDM,GPON
自从去年Arista在OFC大会报告上推广LPO的概念,带retimer(ODSP)的传统可插拔光模块与LPO的链路对比,如下图所示。 传统可插拔光模块中在Tx/Rx端各有一个retimer,对高速信号进行补偿。而LPO通过消除模块中的retimer芯片,在功耗、延迟、成本等方面优于传统光模块,由此受到了业界的青睐。 Chip to module(C2M)的loss为25dB, LPO与LRO方案相比,SNR需要引入8dB的代价,而OMA需要引入4dB的代价。 经过一年多的发酵,大家对于LPO的认识更加深刻,更加全面系统地思考LPO模块究竟带来了什么。 2)标准尚未完全同一,不同厂家的LPO模块是否能相互替换。 3)目前还未在数据中心中大规模应用,从用户的角度,需要对LPO模块与传统光模块进行分类管理,用户也不希望针对不同场景对模块进行配置。
DOM)功能; 8.符合多协议标准,如SFP MSA协议、SDH/SONET传输标准、IEEE 802.3以太网标准以及RoHS-6标准等; 9.CWDM波分光模块可提供 18个波段(1270nm~1610nm 彩色光模块的应用 1.光纤到户(FTTH); 2.校园网; 3.数据中心; 4.城域网; 5.局域网; 6.以太网(如快速以太网、千兆以太网等); 7.光纤通道(如1G、2G等光纤通道); 8.同步光纤网络 彩色(波分)光模块的分类 彩色(波分)光模块根据封装形式的不同可分为XENPAK波分光模块、X2波分光模块、GBIC波分光模块、XFP波分光模块、SFP波分光模块和SFP+波分光模块等。 彩色光模块根据波长密度的不同可分为(粗波分复用)CWDM光模块和(密集波分复用)DWDM光模块;CWDM光模块采用粗波分复用技术(CWDM)技术,适合短距离传输,一般应用千兆以太网和点对点网络中,DWDM 彩色(波分)光模块与普通光模块的区别 波分光模块属于无源光模块,光模块自身不发射激光,一般是使用光平面波导技术将一束光分成数束光,而普通光模块属于有源光模块,每个模块都具备一发一收两个口,发射口里采用的是激光器
什么是CWDW光模块CWDM光模块(粗波分复用)是一种采用CWDM技术的光模块,用于实现现有网络设备与CWDM多路复用器/解复用器之间的连接。 当与CWDM复用器/解复用器一起使用时,CWDM光模块可以通过在同一单个光纤上传输具有单独光波长(1270nm至1610nm)的18个数据通道来增加网络容量。 CWDM光模块有18个波段,从1270nm 到1610nm,每个波段间间隔为20nm,CWDM光波通道间距较宽,CWDM光调制采用非冷却激光,用电子调谐,同一根纤上复用光波长数比DWDM少,“粗”与“密集 目前典型的粗波分复用系统可以提供8个光通道,按照ITU-T的G.694.2规范最多可以达到18个光通道。 CWDM光模块不同波长的对应的拉环颜色(后波1470~1610nm)CWDM光模块应用在哪些领域?
LPO 技术突破:线性直驱的创新方案LPO(Linear Pluggable Optics)即线性直驱可插拔光模块,其通过移除传统 DSP 芯片,将相关功能集成到设备侧的交换芯片中,仅保留高线性度的 Driver 国盛证券测试数据显示,采用 LPO 方案的 800G 光模块功耗可降至 4W 以下,相较于传统 DSP 方案(13W 以上)降低近 70%,同时 BOM 成本减少 20 - 40%,功耗与成本优势显著。 以下为 800G 光模块技术路线对比:800G 模块采用 8×100Gb/s 或 2×400Gb/s 架构,借助 PAM4 高阶调制技术和先进的光学组件,使单模光纤传输能力倍增,通道速率实现了跨越式提升 LightCounting 预测,2025 年全球 800G 光模块出货量将突破 500 万只,其中 LPO 方案占比有望超过 40%,而这一数据在 2023 年还不到 50 万只 。 800G 光模块,尤其是采用 LPO 技术的产品,正处于快速发展阶段,在 AI 算力爆发时代扮演着愈发关键的角色,持续推动着数据中心光互连格局的重塑与变革。
NIC只有单通道、低插损的短射频链路,对LPO更友好,重复性也高,不像Switch端的射频链路长短不一。NIC上的LPO光模块与Switch侧的DSP模块连接。 ② LPO行业标准不足以支撑整体系统优化,甚至会走入死胡同,需要从系统需求角度看光互连的要求。 但是,当部署好光纤线束之后,就会发现在Switch侧还需要连接32个可插拔光模块,每个光模块还是MPO16的头。 但实际上从客户视角,他们更想要跟前面的光纤连接一样,一个Switch管道就直接配一个32路的光模块。 8通道1.6T的可插拔模块作者认为是没有意义的,他更希望还是一个匹配Switch端口数(32/64/128)的接口面板,至于是可插拔还是OBO还是CPO都不重要。
展会上探讨的一些主题和解决方案如下: 1) 线性驱动可插拔光模块LPO vs. 线性接收光模块LRO vs. 共封装光器件 预计可插拔光模块在系统级功耗中所占比例将越来越大。 随着云服务供应商(SP) 基于大量的高速光模块搭建下一代 AI 网络,这个问题将进一步放大。 在 OFC 2023 上推出的线性驱动可插拔光模块 (LPO) 有望通过去除 DSP 来显著节省成本和功耗,从而引发了一系列测试活动。 最终决定取决于LPO是否能够兑现这些承诺。 此外,展会上还讨论了半重定时线性光模块(HALO),也称为线性接收光模块(LRO)。LRO 仅在发射侧集成 DSP 芯片(而不像 LPO 将其完全移除)。 在 OFC 2024 上,我们看到了这种 1.6 Tbps 光模块的进一步技术演示。
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