摘要

超大规模数据中心日益增长的带宽需求推动了 800G OSFP/QSFP-DD 的发展。下一代可插拔模块将利用更高的波特率、标准化协议和先进的集成技术，在小型设备中实现 800G 传输。支持 800GbE、多种客户端速率、互操作模式和低功耗等关键特性将加速其商业化进程。凭借成熟的硅光子技术和三维封装技术，800G OSFP/QSFP-DD 预计将在 2024 年实现大规模部署。

引言

数据中心流量的持续增长推动了容量更大、效率更高的光互连技术的发展。在过去几年中，采用 60G 波特率信号的 400G OSFP/QSFP-DD 已成功部署，但现在的重点已转向下一代 800G OSFP/QSFP-DD。

超大规模数据中心预计将率先过渡到 800G OSFP/QSFP-DD，为下一代交换机和路由器平台提供 800G 端口。与 400G 时代类似，标准化组织正在推动参数的统一，以确保多个供应商之间的互操作性和规模经济。这包括将波特率提高一倍，达到约 120G 波特，并将信道间距增加到 150GHz。

硅光子学、三维集成和混合信号电子器件等先进技术可实现 800G 运行所需的更高波特率和调制方案。在硅基 400G OSFP/QSFP-DD 和性能优化模块的验证基础上，这些技术现在可用于开发 QSFP-DD 和 OSFP 等小尺寸的 800G 可插拔光模块。

800GbE 支持、多种低速率客户端、互操作模式、高传输功率产品和低功耗等关键特性将使它们能够应用于各种网络。随着技术和标准化的融合，预计 800G OSFP/QSFP-DD 将在 2024 年左右实现大规模部署。

800G 光标准协调

OIF、Open ROADM 和 IEEE 等行业组织正在推动 800G 标准的统一，以确保多个供应商之间的互操作性。这包括 800G 光参数、客户端协议和模块管理接口的标准化。

在光传输方面，OIF 正在定义 800ZR，这是一种可互操作的 800G 相干 DWDM 解决方案，可使用 3 类光学器件、约 120 G 波特率信号和 16QAM 调制实现 80 千米的放大链路传输。开放式 ROADM 还规定了增强性能模式，其中包括可互操作的概率星座整形 (PCS) 实现，用于提高光信噪比，工作波特率为 130+ G 波特。

图 1. 波特率和信道间距翻倍，从约 60+G 波特的 2 类增至约 120+G 波特的 3 类（资料来源：思科）

在客户端，IEEE 802.3ck 定义了在 100γ 接口上运行 800GbE 的物理层规范。OIF 和 Open ROADM 还支持在 800G 光链路上复用较低速率的客户端（如 400GbE 和 100GbE）。此外，OIF 的通用管理接口规范 (CMIS) 实施协议确保了多供应商可插拔模块之间的互操作管理。通过统一光、客户端和管理参数，800G 标准将创造与 400G 类似的规模经济效益，同时确保多供应商可插拔模块之间的互操作性。

800G OSFP/QSFP-DD 的先进技术

利用硅光子学、三维集成和混合信号电子学等先进技术对于开发紧凑高效的 800G OSFP/QSFP-DD 非常重要。

硅光子技术可提供高带宽密度波分复用元件，如调制器、多路复用器和光电探测器，这些元件可集成到硅基板中。这项技术能够以经济、可扩展的方式实现 100G 以上的更高波特率。

三维集成或硅化技术（如倒装芯片键合、芯片堆叠和高密度基板封装）可实现光子学和 CMOS 电子器件的紧密集成。这种集成可以提高 800G 速率下的信号完整性和能效。

新一代混合信号电子器件，如每信道 112G 的 DAC 和 ADC 性能提升，以及新型 DSP，实现了 800G 光传输所需的高速信号和复杂调制方案。

这些技术已在硅基 400G OSFP/QSFP-DD 和 Acacia 的 CIM 相干模块等性能优化模块中得到验证，因此有望支持大规模 800G OSFP/QSFP-DD 开发。

图 2. 从左到右：2 类 MSA 可插拔模块和 3 类性能优化 CIM 8 模块的 3D 硅化技术。高度集成的协同封装对于 3 类 800G MSA 可插拔模块至关重要。(来源：思科）

800G OSFP/QSFP-DD 应用的关键特性

要成功实现大规模应用，800G OSFP/QSFP-DD 需要支持一些关键功能，以满足网络应用和行业发展的要求。其中一个主要功能是支持 800GbE 客户端流量。预计 2024 年将出现 800G 交换机和路由器端口，为了实现这些平台之间的互联，可插拔模块需要具备本地 800GbE 功能。在 400GbE 和 100GbE 等低速率客户端仍广泛存在于网络中的过渡时期，它们的多路复用支持也至关重要。

互操作模式是另一个关键因素。800ZR 将为相干 DWDM 链路提供基准模式。然而，Open ROADM 的 PCS 模式性能更高，覆盖范围可与 400G 相媲美。这种灵活性可满足各种网络拓扑结构和应用的需求。对于利用现有 ROADM 基础设施的传统棕地网络而言，高发射功率产品至关重要。内置放大器可提供这些链路所需的更高发射功率。

最后，低功耗仍然是优先考虑的问题。电源效率可以最大限度地提高 800G 交换机和路由器线路卡的端口密度，并实现与现有 400G 端口的向后兼容。800G OSFP/QSFP-DD 的优化设计将充分利用硅光子集成和 CMOS 工艺节点扩展的最新进展来降低功耗。

图 3. 说明 800G MSA 可插拔模块所需的关键功能（来源：Cisco）

结论

行业趋势表明，800G OSFP/QSFP-DD 是数据中心互连发展的下一步。随着技术的发展和标准化的融合，预计 800G OSFP/QSFP-DD 将在 2024 年左右实现大规模网络部署。它的出现将与下一代交换机和路由器平台的 800G 端口同步，为数据中心运营商提供直接的容量升级。800G OSFP/QSFP-DD 将借鉴从 400G 光模块应用中获得的关键经验和技术，提供下一代光互连所需的功能和性能。