华中科技大学教授唐明：相干光通信下沉，呼唤核心器件创新
6月7日消息（南山）在生成式AI等新型应用驱动下，算力需求持续高速增长，数据中心光互联成为今年业界的热门话题。尤其是光模块企业，凭借用于数据中心光互联的400G/800G光模块产品，已经华丽转身为资本市场的宠儿。
在今日举办的2023年中国光通信高质量发展论坛系列“数据中心光互联技术研讨会”上，华中科技大学教授唐明从技术层面对数据中心相干光互联进行了探讨。唐明介绍，400G时代，直调直检凭借功耗和成本优势主导短距光互联(<80km)，相干凭借性能优势主导中长距光传输（≥80km）。但是，随着接口速率增长，相干正在不断向中短距传输下沉，距离的界限逐渐模糊。
如何打破这一界限？降低相干光模块的功耗是主要方向。过去近10年，标准化、产业化推动相干光模高速更迭，400G ZR相干已经实现与IMDD同等封装密度。预计1.6T DR4相干功耗将降至与IMDD相同。
唐明介绍，数据中心内部流量占到了全球IP流量超过70%，数据中心光模块用量远超传统长距与骨干网。事实上，过去几年全球云公司资本开支高速增长，已经追上了运营商，对数据中心的投资是重要因素。
大用量呼唤低功耗与低成本。传统数据中心光互联所采用IMDD技术面临严峻挑战，相干技术得到业界重视，以催生数据中心在低功耗情形下的超高速率传输。唐明介绍，400G可插拔光模块中，ASIC大约占据50%的功耗和1/3的尺寸；但在高端嵌入式光引擎中，ASIC可占据70%的功耗和50%的尺寸。此外，高性能激光器带来了较高的成本。
这需要打造一个面向数据中心光互联的极简的相干光网络架构，实现成本、功耗、频谱效率、可扩展性的平衡。唐明介绍了几类支撑这一架构的光器件：集成偏振追踪功能的相干接收芯片，克服载波偏振衰落，实现无致冷低成本激光器单波600Gb/s 实时在线传输；双向偏振调控，载波偏振锁定+信号光偏振解复用，实现单波800 Gb/s低功耗低成本实时在线传输。此外还有稳频光源，SOA等。
唐明总结面向数据中心光互联的相干光通信架构，一定是基于光电融合芯片，具有光源、放大、调制、探测、偏振控制和信号处理等功能，光电互补，避免对先进制程的依赖，降低功耗与算法复杂度。可以相信，随着数据中心迈向高算力时代，网络运力成为瓶颈，相干光通信将会得到越来越多的讨论和应用探索。
