阿里巴巴首发硅光400G DR4光模块，数据中心网络传输速度将提升四倍

9/23/2019，阿里巴巴研制的面向下一代数据中心网络、基于硅光技术的400G DR4光模块全球首发，并将于25-27日的杭州云栖大会上进行现场首展。这是阿里继2016, 2017年40G和100G自研光模块全面部署后，在光互连领域的又一个重要技术进展和里程碑。和现阶段通行的100G光模块相比，网速将提升四倍。此项技术将为阿里巴巴基础设施下一代光电一体化集成打下基础，预计2020年下半年将在阿里全球数据中心投入使用，并逐步为阿里云的全球云计算客户提供服务。

    云计算和大数据的快速发展和广泛应用，对数据中心网络和光互连技术提出了很高的要求。从行业来看，数据中心网络流量基本每一、两年翻一番，光模块技术每3-4年就更新换代一次。目前数据中心网络普遍大量采用100G光模块，明年400G光模块将开始大规模部署，预计4, 5年之后光模块的速率将达到1T以上。
 
    如何在成本、功耗和尺寸保持不变的情况下来大幅提高光模块速率、满足云计算和大数据对大带宽数据传输的需求，是可持续发展光互连技术的关键、是光技术领域的一个很大挑战。硅光集成是解决这个挑战的一个关键技术。
 
    这项技术通过把大量的光器件集成到单个硅光芯片上来大幅降低光模块的尺寸、简化光模块的设计和生产；它利用现有的集成电路生产工艺和技术，实现晶圆尺度的测试和封装，来大幅降低硅光芯片的生产成本；它通过把大量的光器件集成在一起来减少信号传输的损伤、降低信号处理的功耗。由于硅光集成和CMOS集成电路采用相同的材料和生产工艺，硅光技术可以和集成电路技术相结合，最终达到光芯片和电芯片的一体化集成，来实现芯片和芯片间甚至芯片内部光互连，解决电芯片接口（I/O）带宽瓶颈问题。

 
图1、阿里巴巴 硅光400G QSFP-DD DR4光模块外形图
 
阿里巴巴 硅光400G DR4光模块外形采用了QSFP-DD封装，和现在的100G光模块相比，带宽密度提高了四倍。


 图2、阿里巴巴硅光400G QSFP-DD DR4光模块内部结构图
 
就光模块内部结构图来看，整个模块由三部分组成：数字信号处理芯片DSP、阿里巴巴光引擎APE（Alibaba Photonics Engine ）、光纤阵列FA及接头MPO。APE封装集成了基本所有的光电转换器件，大大简化了模块的设计和生产。该DR4光模块将用于阿里巴巴数据中心网络中交换机和交换机之间连接，距离可达1公里。
 
阿里巴巴基础设施近几年着手于硅光领域布局，通过和产业界经验丰富的Elenion和海信宽带的深入合作及联合技术攻关，打通了从硅光芯片的设计、封装、测试到光模块的设计、封装、生产、测试整个产业链条。这次硅光400G DR4光模块的研制成功，是阿里巴巴长期技术投入和积累的结果，也开启产业生态共同进步的基石。