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CPO里面的激光器在400G和800G、1.6T带宽下的有啥不同

03/19 09:30
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光通信里面用的激光器芯片同样都是发光,为啥有的只能用在400G光引擎里面,有的可以用在800G、1.6T的光引擎里面。这些数据对激光器芯片意味着什么呢?

一个CPO模块,是有两种功能的,发出光(LD芯片)和接受光(PIN芯片),目前PIN芯片没大的技术难度,基本实现国产化。激光器芯片随着带宽不同,对芯片的要求区别很大。

400G/800G/1.6T 的总带宽,不是凭空标称的,而是由单通道有效速率 × 并行通道数量叠加而来,这也是它和激光器芯片最核心的关联。光通信里的 “通道”,是一路独立的光电转换链路,对应 1 颗激光器(或阵列里的 1 个发光单元)+1 路调制 / 接收链路。

CPO 主流采用并行多通道方案,比如 8 通道、16 通道,对应 8 路 / 16 路独立的光链路。

比如:800G CPO 总带宽标称含义:单个光引擎 / 端口的全双工总传输带宽为 800Gbps,是 2026 年 AI 数据中心 CPO 商用的绝对主力规格主流实现方案(90% 以上商用采用):8 通道 × 100Gbps 单通道,8×100G 叠加得到 800G 总带宽,完美对应 100G EML 激光器。

误区 :把总带宽当成单颗激光器芯片的速率

纠正:400G/800G/1.6T 是多通道叠加的系统总能力,不是单颗激光器的速率。比如 800G CPO 光引擎,里面是 8 颗 100G EML 激光器(或 8 通道 EML 阵列),单颗激光器只负责 100G 的单通道速率,8 路叠加才得到 800G 的总带宽。

    • 感兴趣的也可以看一下以前存的CPO组装资料光模块的组装过程

    引用:长光华芯 100G EML芯片图片

不同带宽下的LD芯片参数对比:

单通道速率怎么来的?

行业主流用 PAM4 调制技术,1 个波特(符号)可以传输 2 个比特,再扣除 FEC 前向纠错的校验开销(约 6%),最终得到标称的有效净荷速率:

      • 106GBaud PAM4 → 线路侧 212Gbps → 扣除开销后,标称

    200Gbps 单通道净速率

      • 53GBaud PAM4 → 线路侧 106Gbps → 扣除开销后,标称

    100Gbps 单通道净速率

      • 26GBaud PAM4 → 线路侧 53Gbps → 扣除开销后,标称

    50Gbps 单通道净速率

而如何提高激光器的带宽,可以参考一下以前的资料激光线宽和带宽区别

比如上一段时间大火的microLED用于CPO的事情,microLED其实也会碰到带宽的限制,低的有可能,高的估计很悬。引用一个专家的观点:“GaN材料的载流子寿命限制了调制带宽的进一步突破。即使通过优化量子阱结构、提升材料质量,目前看来也很难突破20GHz的3dB带宽极限。”这意味着,单靠材料本身的优化,MicroLED可能无法满足未来更高速度的传输需求。

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