是德科技李凱：深耕高速測(cè)量，助力算力時(shí)代高速光傳輸技術(shù)發(fā)展

  隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代全面開啟，算力作為新的生產(chǎn)力形式正在為各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型注入新動(dòng)能，成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。2024年中國(guó)移動(dòng)自主研發(fā)的全球首條400G全光省際骨干網(wǎng)正式商用，400G規(guī)模商用開啟光傳送網(wǎng)新時(shí)代。昨日，CIOE中國(guó)光博會(huì)與C114通信網(wǎng)聯(lián)合舉辦的“400G開啟光傳送網(wǎng)新時(shí)代”線上論壇如期舉辦。在論壇上，是德科技李凱與大家分享了“算力時(shí)代高速光傳輸技術(shù)的發(fā)展及測(cè)試挑戰(zhàn)”。

  當(dāng)下是大模型和AI計(jì)算的時(shí)代，李凱表示，從大模型的發(fā)展對(duì)算力需求的曲線圖可見，近年來，由于大模型的快速發(fā)展，對(duì)算力的要求每年呈10倍以上的增長(zhǎng)速度。這對(duì)AI算力中心和算力集群的構(gòu)建均提出很高的要求。

  目前隨著摩爾定律的放緩，單芯片算力的支撐能力也逐漸放緩，為了提升算力，主要采用兩種方式：一種方式為Scale-up，即將系統(tǒng)升級(jí)的更強(qiáng)大?？赏ㄟ^多個(gè)芯片帶的拼接，或者在PC機(jī)板上做多個(gè)芯片拼接，又或者在機(jī)柜里做高速計(jì)算走線，連接成更大的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。另一種方式為Scale Out，是利用多個(gè)計(jì)算單元來實(shí)現(xiàn)計(jì)算能力的擴(kuò)展，例如數(shù)據(jù)中心里常見的用以太網(wǎng)擴(kuò)展更多節(jié)點(diǎn)等方式。

  而算力需求的提升，也推動(dòng)了高速光通信的需求。目前以太網(wǎng)、Infiniband在數(shù)據(jù)中心的內(nèi)外部連接均大量使用了光模塊。以Nvidia公司B200 AI計(jì)算集群的高速連接為例，均使用Infiniband光纜和以太網(wǎng)的交換機(jī)和光纜來實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)柜的互聯(lián)。

  新型算力數(shù)據(jù)中心內(nèi)部波特率已超100Gbd

  李凱表示，從目前AI數(shù)據(jù)中心內(nèi)部光連接技術(shù)的發(fā)展情況可見，當(dāng)前的新型算力數(shù)據(jù)中心內(nèi)部波特率已超過100Gbd，基于200Gbps/lane直接調(diào)制的800G/1.6T技術(shù)將開始商用。

  李凱介紹到，Ethernet光通信目前的發(fā)展現(xiàn)狀為：國(guó)外的數(shù)據(jù)中心已普及400G接口，AI算力中心已大量采用800G接口。而目前國(guó)內(nèi)的云數(shù)據(jù)中心大量采用200G接口，AI算力中心則大量采用400G接口。Ethernet整體的市場(chǎng)趨勢(shì)顯示，2024年800G接口量明顯大增，1.6T接口量也逐漸浮出水面。

  算力數(shù)據(jù)中心外部波特率已超120Gbd

  在論壇上，李凱介紹了AI數(shù)據(jù)中心外部光連接技術(shù)的發(fā)展情況。李凱表示，AI數(shù)據(jù)中心外部光連接主要包括數(shù)據(jù)中心之間的DCI連接或者更大區(qū)域的長(zhǎng)距離連接，這些連接主要采用400G+相干光通信接口。相干技術(shù)原本應(yīng)用于長(zhǎng)距離連接，隨著單通道速率的提升以及相干技術(shù)集成度的提高，相干技術(shù)越來越多的下沉至數(shù)據(jù)中心及數(shù)據(jù)中心內(nèi)部連接。隨之，相干通信的標(biāo)準(zhǔn)化也越來越多，包括：OF組織為代表的400ZR、800ZR、1600ZR、1600ZR+等，電信領(lǐng)域的400G LH，Open Roadm 800G、OpenZR+400G等。

  然而長(zhǎng)距離傳輸，勢(shì)必會(huì)增加成本，同時(shí)損耗也會(huì)加大。為了降低光纖成本，減少長(zhǎng)距離傳輸?shù)膿p耗，光纖光纜企業(yè)也推出新型多芯、空芯光纖，這對(duì)于光通信的升級(jí)換代也相應(yīng)提出更高要求。

  此外，為了支持相干通信的發(fā)展，除了關(guān)鍵的光器件外，DSP技術(shù)也在快速的更新?lián)Q代。目前市場(chǎng)上已有很多支持單波長(zhǎng)400G、800G的DSP技術(shù)。此外，已有企業(yè)發(fā)布支持140G Baud Rate及200G Baud Rate的DSP技術(shù)。可見在相干通信領(lǐng)域，140G、200G波特率產(chǎn)品化過程已沒有太大技術(shù)難度。

  由此，李凱認(rèn)為，介于目前算力數(shù)據(jù)中心外部連接波特率超過120Gbd，400Gbps/λ的相干技術(shù)已可批量商用。那么，下一階段將是800Gbps/λ進(jìn)入產(chǎn)品化階段。同時(shí)，1.6Tbps/λ技術(shù)也是下一階段預(yù)研的熱點(diǎn)。

  主流高速電光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)超100GHz帶寬

  隨著相干技術(shù)的發(fā)展，直接調(diào)制技術(shù)也隨之相應(yīng)的更新迭代，目前單通道100Gb/s/lane Baud Rate和200Gb/s/lane Baud Rate技術(shù)已大量商用，已有企業(yè)開展400Gb/s/lane Baud Rate的預(yù)研工作。

  李凱表示，為了實(shí)現(xiàn)200Gb/s Baud Rate及以上光信號(hào)的直接調(diào)制或相關(guān)調(diào)制，最關(guān)鍵的器件便是調(diào)制器。目前，磷化銦調(diào)制器、鈮酸鋰薄膜(TFLN)調(diào)制器、硅光調(diào)制器三種主流的高速電光調(diào)制器均可實(shí)現(xiàn)超100GHz帶寬，以支持下一代200Gbd+調(diào)制速率的光通信應(yīng)用。是德科技作為一家深耕光通信領(lǐng)域的高速測(cè)量設(shè)備企業(yè)，為業(yè)界提供了豐富的工具，包括Physical Layer的M8199B AWG、M8050A BERT、N1046A Sampling Heads等；Protocol的AresONE 800GE、IxNetwork等。

  在論壇上，李凱還展示了典型高速相干光通信的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境。李凱表示，在預(yù)研階段，是德科技分立的探測(cè)器、調(diào)制器、驅(qū)動(dòng)器、光纖等器件設(shè)備可幫助用戶提供高速光信號(hào)分析、高速光電轉(zhuǎn)換下來的電信號(hào)的采集分析等。

  演講最后，李凱總結(jié)道：目前，隨著大模型和AI計(jì)算需求的提升，新型算力數(shù)據(jù)中心內(nèi)、外部的技術(shù)發(fā)展以及相關(guān)調(diào)制器技術(shù)的發(fā)展，均已為下一代200Gbd+調(diào)制速率的光通信應(yīng)用提供足夠的支撐條件。是德科技也已為高速光傳輸技術(shù)提供200Gbd+從電到光的全面測(cè)試驗(yàn)證工具，幫助企業(yè)開展相關(guān)技術(shù)的預(yù)研和測(cè)試工作。