AI計算如何助推800G光模塊發展？

2024-01-23 18:00:13 編輯： robot

導讀大型人工智能模型和相關應用的蓬勃發展，使人工智能計算能力成爲人工智能產業的關鍵基礎設施。800G光模塊的开發對於確保通信基礎設施能夠管理AI模型所需的快速數據處理和交換至關重要。 800G光模塊的演...

大型人工智能模型和相關應用的蓬勃發展，使人工智能計算能力成爲人工智能產業的關鍵基礎設施。800G光模塊的开發對於確保通信基礎設施能夠管理AI模型所需的快速數據處理和交換至關重要。

800G光模塊的演進

不斷增加的帶寬需求

AI計算驅動的端到端用戶流量的增加，導致800G光模塊需求激增，表明市場對網絡帶寬並發性和實時性的提升提出了更高的要求。隨着帶寬需求的不斷增加，800Gbit/s光模塊將逐漸出現，預計到2025年實現規模部署，並憑借其性能優勢佔據主流市場。

LPO技術

线性驅動可插拔光學器件 (LPO) 技術採用线性驅動方法，用跨阻放大器 (TIA) 和具有高线性度和 EQ 功能的 DRIVER（驅動芯片）取代 DSP。雖然DSP提供了數字時鐘恢復和色散補償等功能，能夠以較低的錯誤率實現信號恢復，但也帶來了較高的功耗和成本。

與傳統解決方案相比，LPO模塊在數據接口中僅使用线性模擬元件，無需DSP架構。因此，LPO模塊可以將系統功耗和延遲降低約50%，同時會損害系統錯誤率和傳輸距離。這顯然適合現代人工智能計算中心的短距離、高帶寬、低功耗、低延遲的數據通信。

800G光模塊分類

800G光模塊主要有兩種分類方式，即按封裝分類或按電接口通道數分類。從封裝來看，800G光模塊主要有雙密度四通道小封裝可插拔800G QSFP-DD和八通道小封裝可插拔800G OSFP兩種類型。

如果按照通道數分類，主要有以下三種：

8×100G PAM4光模塊

PAM4（四級脈衝幅度調制）調制允許在每個符號中對多個位進行編碼，確保光通信網絡上高效、高速的數據傳輸。

8×100G PAM4光模塊採用8通道配置運行，每個通道承載100G數據流。還有一個使用 MTP?-16 APC（母頭）到 8 LC UPC 雙工分支電纜進行 800G XDR8 到 8×100G FR 連接的實例。

2×400G PAM4光模塊

2×400G PAM4光模塊採用兩個獨立的通道，每個通道承載400G數據流。下面是800G 2FR4到2×400G FR4光纖跳线的連接實例。

800G相幹光模塊

800G 相幹光收發器採用先進的相幹通信原理，調制幅度和相位以實現高效的數據傳輸。它通過相幹檢測和 QAM 等復雜的調制格式實現高數據速率。

在實際應用中，其工作速率爲128Gbd，採用16QAM調制，利用四對DAC和ADC、一個激光器和一對光收發器，並且可以在數據中心相幹光模塊中使用固定波長激光器以降低成本和功耗。

800G光模塊當前趨勢

據預測，到2025年800G光模塊將逐漸出現並得到廣泛部署，並以其更好的性能佔據主流市場。 800G以太網未來將經歷以下三大增長趨勢：

單模光接口解決方案遷移

多模光纖帶寬限制將100G PAM4 VCSEL+多模光纖的傳輸距離限制爲50米。如果使用OM5光纖，系統成本會上升。因此，未來將出現向單模光接口解決方案的轉變，這將有利於 SiPh 技術。

200Gbit/s單波到來

盡管112Gbd EML技術發展迅速，原型機已經誕生，55GHz帶寬資源略顯不足。 SiPh調制器和硅基薄膜鈮酸鋰在200G PAM4上有廣泛的應用。

相幹技術解決方案的應用擴展

隨着傳輸速率的提高，相幹技術解決方案將能夠在80公裏傳輸距離的基礎上，將其應用擴展到40公裏、20公裏、10公裏等更短的距離。與此同時，非相幹的解決方案正試圖在更遠的距離上發展。

人工智能對800g光模塊部署的影響

人工智能服務器在支持大型模型和人工智能應用方面發揮着至關重要的作用。這些服務器經過專門設計和優化，可以處理復雜人工智能任務的計算需求。而800G以太網的部署在這個過程中至關重要。那么爲什么 800G 對於 AI 服務器來說比 400G 更關鍵呢？

高數據傳輸率和低延遲

人工智能服務器要求高數據傳輸速率和低延遲，因此需要與底層帶寬保持一致的架頂交換機。這些交換機可能還需要延遲冗余，需要高速光學模塊。 GPU 服務器專爲密集型機器學習任務而設計。一般情況下，集群中的每台服務器配置4×高性能GPU。爲了實現無縫連接並處理來自衆多服務器的數據流量，集群的架頂交換機端口必須支持至少 4 個 800G，以保持數據交換的最佳速度和效率。

成本效率優勢

800G光芯片具有優越的成本效率和經濟優勢。它們利用 100G EML 芯片，而不是使用 50G 光學芯片的 200G/400G。經測算，同等速率下，一顆100G光芯片的成本比兩顆50G光芯片低30%。

所以，在800G數據中心解決方案中，FS提供了兩類800G的解決方案，包括新建800G數據中心和從400G升級到800G。這些解決方案充分利用了800G光模塊的應用優勢，能夠以較低的成本實現大規模部署。

800G光模塊時代即將到來

爲了滿足人們對更快、更高效的數據傳輸日益增長的需求，800G光模塊時代已經到來。憑借卓越的帶寬能力、LPO 技術的進步以及極高的成本效益，這些收發器有潛力改變人工智能領域並重塑數據中心。 800G光模塊的部署讓我們距離充分發揮人工智能的潛力又近了一步。