CFCF2022 | 圆桌讨论：可插拔光模块依然魅力无限 CPO方兴未艾

7/15/2022，光纤在线讯，由光纤在线，和弦产业研究中心C&C共同主办，江苏省通信学会,南京光通信与光电子技术学会共同承办，飞宇集团、是德科技、中兴光电子、江苏宇特光电科技股份有限公司、广西自贸区见炬科技有限公司共同协办的CFCF2022光连接大会近日在南京圆满结束。来自全国光通信创新应用产业链800家企业，1300余人参加了大会论坛。

    作为每届大会最受欢迎的圆桌讨论环节，本次设定的话题为“可插拔 VS CPO”，由USCONEC联合光纤在线共同策划。分别从用户（云服务商）、设备商、光模块商、光引擎、耦合、光交换、电芯片、高密度光连接厂商的角度讨论可插拔 VS CPO的尝试与切换时间节点，以及引入CPO的条件？从产业链条上如何看待1.6T时代的解决方案？以及CPO面临的挑战。

主持人：USCONEC亚太区业务发展经理孙承恩
    本次讨论环节由USCONEC亚太区业务发展经理孙承恩主持，来自京东云高级架构师陈峥，海信宽带战略发展部张华，中兴通讯资深系统架构师汤宁峰，博通光业务Snow，天孚通信产品总监张铁军，Credo市场总监Simon共同参与讨论。各位嘉宾真知灼见的讨论可谓是精彩纷呈，一起来回顾吧!

终端用户：可插拔依然魅力无限
    数据中心市场对连接的带宽、规模的追求依然无止境。从40G网络连接到100G，以及今天的400G，数据中心的网络规模和业务需求，差异性相对较大，导致现在光互联的形态变得比较复杂，连接形态更为丰富，如今天有厂家部署200G，也有厂商部署400G，更有厂商面向800G。

   作为用户端的京东云，当前光互联的形态依然以可插拔的光模块为主，因为对于网络运营、维护、经济性都相对更好一些，并且整个交换机的芯片架构依然支持面板可插拨的形态。

    从应用的角度来讲，CPO的挑战首先是运营管理和维护，从传统的热插拔转向CPO形态，对于云服务商来说需要一个摸索、不断丰富经验的过程。其次是可靠性，需求一定量级的验证；第三则是标准化，不同数据中心的框架都不尽相同，面各厂家CPO的技术方案也不大一致，如何进一步做到标准化？第四，关键的问题是成本，更能体现出经济性，包括经济成本和功耗成本。



1.6T速率下的可插拔光模块
    从光模块厂商的角度张华认为，对于数据中心<2km的需求，1.6T光模块依然拥有很大的机会，将会采用基于直调直检的技术。当前采用16*100G的方案对封装提出挑战，但真正实现1.6T批量时，单波200G的技术应该会更成熟，但200G无论是光还是电，在功耗上都面临着挑战。从产业链来看，一旦DSP芯片成熟，光模块很快可以实现。

    从客户需求来看，谷歌公司的态度100G PAM4时代走向800G，200G PAM4将要走向1.6T，51.2T交换机容量下可插拔光模块依旧可用。 根据业内各种研究的报告分析，400G DR4的需求会从现在开始一直持续到2025年，将来走向1.6T，和400G DR4能否兼容？如何兼容？如果1.6T采用16路封装，16路激光器耦合将一个非常大的挑战，但如果采用8路则会好很多。唯一的可能就是在51.2T时代用硅光技术。

    作为DSP芯片的制造商Simon Yang认为：1.6T会分为三个阶段走：第一个阶段，基于现有的112G的16路形态，基于现在400G的DSP比较成熟的四路迭代，大概率明年后年可以看到1.6T的模块。第二个阶段，从16路提升至8路，光信号出来之后去驱动driver作一个折中的方案，但第二个阶段会保持一段时间16：8的1.6T。理想的阶段（第三）是8：8的1.6T。但这个路径要实现，恐怕还要3~5年的时间，才能真正成熟到模块层面上。

    作为光连接、封装制造商的张铁军认为：首先可插拨模式，在整个产业链、供应链都很成熟，成本也是比较低的。相应的产品也有发布，当前4×400G可能是一个首选过渡的产品，400G的FR4，DR4，有的客户端已经在提出明确的需求。我个人也认为4×400G肯定是一个首选，但是标准还需要大家去制定。但同时也看到无论是800G还是400G，客户都在布局，包括XD也在布局。

    中兴汤宁峰表示：运营商、光模块厂家、设备厂家，在他擅长的领域，他们对于1.6T的理解和解读可能存在一些差异。从设备商来说，可插拨的形态、技术、产业链等等都比较成熟。包括1.6T单波100G，Arista也认为可以把设备限制1U的高度，这在功耗、体积和成本方面的优势还是非常明显的。我之前认为，到了1.6T时代，可插拨光模块在现有的尺寸上会遇到比较大的技术难点，包括风冷散热，业界也有一个观点就是102.4Ｔ阶段，需要使用CPO来说实现1U白盒设备。基于这个逻辑，个人认为要采用CPO来实现光互联。现在1.6T又推出了一个XD的封装，是否把以前的逻辑推翻了呢？进而阻碍CPO的应用呢？我认为不会，首先，CPO是一个全新的领域，它需要产业链中各个链条共同努力，目前，我们也看到了很多的很大的进步。其次，CPO在功耗、成本和SI方面的优势都非常明显。

    主持人孙承恩认为：要实现1.6T的可插拨光模块可以采用的方式包括增加波特率，增加波长数量，采用高阶的调制，最简单的最有效的方法就是增加通道数，200G每通道还没有成熟之前，我个人认为，用16个100G实现1.6T是比较可行的一种方案。北美的客户需要短期之内，比如未来一年两年要用1.6T，这种情况可以采用4×400G的方法，把现有成熟的100G光器件、电器件拿过来，封装起来，这样可以在现有的产业链里面快速的实现1.6T的带宽。在北美地区未来1~2年可能都会采用4×400G的方案，把四个400G DR4封装在一个光模块里面，需要更高密度的光连接器，USCONEC最近推出密度更高的MMC连接器。1.6T的光模块会经历两步，第一步是16*100G；第二步是8×200G，最终是电口和光口都是8×200G。1.6T不是可插拨光模块的终点，当光模块的速率越高，CPO会有一些很明显的好处，比如功耗、散热、带宽密度等。

CPO方兴未艾
   
    考虑当Spine交换机到达51.2T的容量，有可能用会尝试CPO。但是从产品到真正部署，还需要很长的路径，其中的问题还需要我们慢慢地摸索，期待产业上下游一起努力。首先要看CPO具体解决什么问题？核心的问题是解决网络设备的功耗。我并不认同NPO的方案，因为依然有DSP的存在，功耗就很难降下来，成本、封装都存在新的挑战。当前业界又兴起了一个XD封装，甚至XD+。从可插拨模块结构来看， DSP大概占了50%的功耗，去掉DSP是否可以节省50%的功耗？假如实际上可以省掉25%的功耗，我们再谈冷却优势会更大。比如当前400G的功耗是7w、800G是14w，但6w会更理想。

    CPO的路线首先在光方面有三块：功耗，散热、光功率、成本。首先看一下光功率，目前有几种解决方案，可以用传统的DSP，功率做得更高，输出的通道更多；第二个可以选大的激光器，1托2或者1托4来做，可以用连接的方式；第三种还可以用1托4，1托8的方案。我认为第二种方案的成本是比较优的。还有一种是关于内置的，它也有缺点，包括芯片的，老化、测试，对可靠性有一些挑战。我认为外置方案来做比较好。散热方面，用小功率激光器来可以解决散热的问题；用大功率则可以通过各种散热方式，包括芯片，整体解决散热的问题，这个时候激光器可以省两个或者省几个。在输出光与芯片的连接也是重要的环节，连接不好造成的损耗，也会拖累前期的耦合效率，怎么样做到容易插拔，还需大家的努力。硅光方面我们一直在做跟PM、导电相关的尝试，将来的芯片做到跟偏振无关，则可以解决所有的难题。期待大家一起共同努力。

     今年，国内有设备厂商发布了基于NPO的混合硅光的交换机。从设备层面上来说，对于CPO的态度相对积极，但新的技术新的趋势，需要一个磨合期，从芯片层面也需要2-3年的磨合期。在224G的时候，CPO应该会上规模。224G SerDes直驱是一个趋势，难度相对可控，没有技术的天花板，也希望大家一起努力，包括连接器、光源、封装共同合作继续优化。

    无论NPO也好，CPO也好，最终要看谁来买单？有两个条件：一是买单的人看到它的好处，是否去推动它。二是被迫买单，只有这一条路可以走。现在来看这两条路都不成立。基于目前的市场情况，产业链小步往前尝试NPO，从光到电传输的过程中，CPO、NPO没有本质的区别，具体看哪个更优？以现在的进展来看，或许未来的一两年，NPO有可能会看到进展，包括国内的设备商也已经推出了NPO的交换机，看起来更容易被市场接受。

    从光模块的角度来看，首先是小型化或高密度，无论是3.2T还是1.6T，外形尺寸有限，留给光电转换的尺寸很小，也许集成是唯一的办法，当然业界也在努力小型化的分立器件。当前硅光MZ调制器比较成熟，但尺寸大，只能采用微环，但具体实用性怎么样还有待业界认证。第二，对于CPO的到底是采用DR还是FR的架构？硅光技方案的可插拔模块多采用DR4，如果采用FR，其功率预算要求外置光源的大功率激光器又是新的挑战。第三，功耗或者能效。当前800G可插拨模块的功耗在15-16w，如果要降下去一半，必然具有很大的挑战。800G功耗如此大？省掉DSP？那可以支持多少带宽？单波100G直驱，有可能省掉的功耗在芯片层又产生，所以功耗是个大问题。

    主持人孙承恩：CPO对光连接提出了很多的挑战，包括硅光耦合、高密度光输入输出、小尺寸光纤，功率预算是CPO面临的挑战之一，整个CPO光链路比传统的可插拨模块光链路多了5个连接器。为了降低整个光链路的损耗，减少外置激光器功率，提高激光器的可靠性，CPO需要用低损耗的插芯。

无论可插拔还是CPO，我们需要精诚合作
    在讨论的最后一个环节，所有的嘉宾用1分钟时间结合自身的产品和今天的讨论汇总观点。

    Simon：无论是CPO还是NPO，对于Credo来说DSP做到1.6T，甚至3.2T，我们都不再是诗和远方了，而变成了工程师每天日常的工作，去克服功耗、性能、尺寸等这些实实在在的技术问题。我们有信心提供1.6T DSP。

    张铁军：天孚一直专注于封装，过去重点是分立式封装，我们一直在给客户提供光引擎的代工服务，包括未来在CPO方面，我们可以提供整个封装方式。希望能和大家一起联合起来做一些贡献。

       汤宁峰：我们希望在224G阶段，跟业界同仁一起努力在标准、生产、封装等方面的合作，实现自有的CPO Switch的突破，大家精诚合作，共同努力，通过更多的积累、实现CPO Switch的产业化。

    张华：其实海信是一家做光芯片、光器件和光模块的公司，不管是做可插拨光模块，还是CPO形态的，有很多技术是相通的。在大功率的激光器芯片上，封装层面的2.5D、3D封装上面，我们都在做一些探索和积累。不管未来业界选择了CPO还是可插拔，只是产品形态的不同，底层的核心的技术是相通的。唯有把自己的内功练好，把自己的先进技术往下游去做，拥抱未来的技术和潮流。

    主持人孙承恩：我们看到数据中心的网络带宽快速增长，网络规模不断扩大。我们积极地开放地推动CPO，今年的CFCF大会上看到了更多光连接插件的展示，对于CPO是一个鼓舞，期望和业界一起努力。刚才谈到了一些新的应用，比如AI、HPC在推动带宽的增长，网络规模越来越大，我们看到一个趋势，网络的架构越来越扁平化，对交换机端口的密度、功耗要求越来越高。USCONEC从硅光耦合到高密度光连接器都可以提供一个整体的光解决方案。

    此次圆桌讨论到此结束，连续一个小时的精彩讨论，现场掌声连连，呼应嘉宾们的精彩观点与无私分享。再次感谢所有的嘉宾和听众。期待CFCF2023我们再次聆听到更精彩的讨论。