随着应用场景的发展，企业对数据中心网络及光模块的需求也在不断变化。对于长距离波分复用应用，企业优先考虑性能，追求更长的传输距离和更高的光谱效率。相比之下，对于数据中心内部的短距离应用，企业更注重成本，关注距离、体积和功耗等因素。
英特尔联合创始人戈登·摩尔提出了摩尔定律，该定律预测集成电路上的晶体管数量每18个月将实现翻倍，这一原则指导了半导体行业超过五十年。类似地，在光电子领域，“光学摩尔定律”指出，短距离光模块大约每4年会经历显著的技术进步，从而使每比特的成本和功耗减少一半。
为了实现更高的数据传输速率，光模块通常采用三种策略：提升光模块速率（更高的波特率）、增加通道数量（多通道）以及采用先进的调制技术。这些方法有助于降低每比特的传输成本，从而满足“光学摩尔定律”的要求。
采用PAM4高级调制技术PAM4（4阶脉冲振幅调制）技术是一种高效的调制方法，显著提高了光模块的带宽利用率。PAM4信号在传输领域正逐渐取代NRZ（不归零）编码方法，应用广泛。 NRZ信号使用两个信号电平，高电平和低电平，分别表示数字逻辑信号1和0，每个时钟周期传输1比特的信息。相比之下，PAM4信号使用4个不同的信号电平，可以在每个时钟周期传输2比特的信息，表示为00、01、10和11。因此，在相同的波特率下，PAM4信号的比特率是NRZ信号的2倍，显著提高了传输效率并降低了成本。 在400G光模块中采用PAM4调制技术将提升传输效率，并有助于降低光模块的成本。
增加通道数量（多通道）历史数据表明，超过8个通道的解决方案（如10/16个通道）可能面临通道产量和可靠性方面的挑战，难以成为主流解决方案。经济高效的多通道架构通常依赖于x4或x8配置。 例如，基于4x25G架构的100G CWDM4和100G SR4光模块已成为上一代数据中心光互连的主流解决方案。
更高波特率的光电芯片数据中心的100G光模块基于25Gbaud光电芯片产业链（DML、VCSEL），采用NRZ信号，在4通道架构下实现了广泛的市场应用。目前，25Gbaud光电芯片（DML、EML、VCSEL）正朝向更高的56Gbaud波特率发展。56Gbaud EML 产业链已经成熟，而56Gbaud DML和VCSEL仍在研发中。
数据中心网络中的芯片需求应用场景
100G解决方案
400G解决方案
TOR到叶架构（100m）
100G SR4 4通道：25GbaudVCSEL+NRZ
400G SR8
8通道：25Gbaud VCSEL+PAM4
叶架构到脊结构（500m）
100G PSM4/CWDM4 4通道：25Gbaud SiP/DML+NRZ
400G DR4
4通道：56Gbaud EML/SiP+PAM4
叶架构到脊结构（2km）
100G CWDM4 4通道：25Gbaud DML+NRZ
400G FR4/DR4+
4通道：56Gbaud EML/SiP+PAM4
结论展望未来，随着持续的技术创新和进步，我们预计将会出现更多突破性的光互连解决方案，为数据中心网络提供出色的性能并实现总拥有成本降低。选择合适的数据中心网络解决方案至关重要。飞速（FS）提供可靠的数据中心网络解决方案和高质量的数据中心光模块。
*文章来源于飞速（FS）社区
