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800G 光模块:AI 算力爆发时代的关键基础设施 —— 解析 LPO 技术如何重塑数据中心光互连格局

一场由 ChatGPT 掀起的 AI 浪潮,正有力地推动着全球数据中心网络的升级换代。在这一进程中,800G 光模块凭借低功耗、高密度、低成本等显著特性,成为了变革的关键支点。

AI 大模型训练集群里,数万张 GPU 协同运算,对高速光互连网络有着强烈需求。传统 400G 模块的带宽已逼近极限,而 800G 光模块传输速率翻倍,成为新一代数据中心的标配。全球云巨头纷纷加速部署 800G 技术,微软 Azure、谷歌 GCP 等超大规模数据中心在 2024 年已开始大规模部署 800G 光模块。据预测,到 2026 年,800G 将占据数据中心光模块市场 60% 以上的份额。

技术演进背景:AI 算力爆发的关键支撑

AI 算力需求正呈指数级增长。OpenAI 研究表明,高级大模型训练算力需求每 3 - 4 个月便会翻一番,传统网络架构已成为制约算力释放的关键瓶颈。在万卡级别的 AI 计算集群中,GPU 集群对光通信提出了极为严苛的要求,任何一条链路的网络阻塞都会致使整个计算任务延迟,这就需要光模块具备超高带宽与超低延时特性。在此背景下,800G 技术标准应运而生。2025 7 月,工信部发布 YD/T 6086.3 - 2025 标准,首次对 800Gb/s 强度调制可插拔光模块的技术要求与测试方法予以规范,为产业发展提供了有力的政策支撑。

LPO 技术突破:线性直驱的创新方案

LPOLinear 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 TIA 芯片,实现了架构的简化,带来了革命性突破。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。不过,LPO 在误码率和传输距离上存在一定局限,但在 AI 数据中心内部短距离互联场景(100 - 2 公里)中完全适用,这也是其最先实现商业化落地的领域。以下为 800G 光模块技术路线对比:

800G光模块技术线路对比.jpg

800G 模块采用 8×100Gb/s 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。移除 DSP 芯片后,LPO 方案下信号无需经过复杂数字处理,传输延时降低 50% 以上,特别契合 AI 训练中频繁的 All - Reduce 通信模式。在热管理方面,800G 模块采用铜合金散热片与导热凝胶组合方案,有效解决了高密度集成带来的热管理难题,确保在 70℃高温环境下也能稳定工作。

标准化与产业化:中国力量的崛起

技术标准体系在逐步完善,YD/T 6086 系列标准由中国信通院牵头,联合华为、中兴、旭创等头部企业共同制定,覆盖了 8×100Gb/s2×400Gb/s 等主流方案。国内产业链也在加速成熟,2024 年,旭创科技、新易盛等厂商已实现 800G LPO 模块量产,剑桥科技成功向微软供货,标志着国产技术达到国际领先水平。同时,测试认证体系也已建立,新标准规定了严格的环境适应性测试,包括 - 40℃至 + 85℃温度循环试验、85% 湿度老化试验及 1000 次插拔耐久性测试,以此确保产品可靠性。

场景应用:从 AI 计算集群到运营商网络

AI 计算中心,大型语言模型训练对 GPU 互连的超低延迟要求极高,800G LPO 模块在微软 Azure Maia AI 集群中实现带宽利用率达 92%,较上代提升 40%,是首要应用战场。随着分布式计算的普及,服务器间通信流量占比超过 70%800G 模块通过高速互联减少跨机架延迟,加快了分布式训练效率,优化了数据中心东西向流量。运营商网络骨干也在升级,中国移动在 2025 年新型城域网建设中采用 800G 技术,单光纤传输容量提升至 48Tbps 以上,为 5G - A 和算力网络提供了坚实基础支撑。

未来趋势:共封装光学与硅光集成

共封装光学(Co - Packaged Optics,简称 CPO)技术路线在持续推进,它将光引擎与 ASIC 封装在一起,在 3.2Tb/s 及以上场景中潜力巨大,不过其标准化和产业链成熟仍需 2 - 3 年时间。Intel、思科等公司正积极研发基于硅光子学的 800G 解决方案,通过单片集成激光器、调制器与探测器,有望进一步降低成本与功耗,实现硅光集成技术的突破。行业内已达成共识,LPO 技术可平滑升级至 1.6T 速率,通过 200G/lane 电接口和更先进的信号处理算法,满足未来十年 AI 算力增长需求,LPO 1.6T 演进路径明确。

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。


CPO光模块能取代传统光模块吗?
没有了!
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