本次OCP EMEA 2025大会上,来自CIG USA的Michael Xin围绕LPO展开深入探讨,并结合基于硅光MZ调制器方案的OSFP DR8 800G LPO光模块的测试结果,详细阐述LPO光模块的技术原理 以往在ECOC会议上曾提及,LPO的问题根源在于Host均衡器,并非LPO本身,任何LPO均可正常工作。 四、测试结果分析 4.1 依照LPO-MSA协议的测试结果 针对16dB、14dB、8dB、11dB和8dB端口进行测试,模块CTLE辅助。 按照标准设置波函数并进行测量和调谐,回环测试结果显示:8dB端口的误码率约为1e - 9,高损耗端口表现更好,11dB端口误码率为1e - 10,16dB端口误码率也是1e - 10,部分16dB端口甚至在 对于LPO而言,如果要在400g/lane的速率下使用,且信号从ASIC DSP传输到可插拔模块,需要应对ASIC与模块之间的高损耗问题。
一、LPO 光模块的定义与核心原理LPO(Linear Pluggable Optics,线性可插拔光模块)是光通信领域针对高速率、低功耗需求推出的创新解决方案。 二、LPO 光模块的四大核心优势能效革命:破解数据中心 “电费困局”功耗直降 50%:以 400G 模块为例,单模块节省 4W 功率。 三、LPO 光模块的当前局限性传输距离受限(商用场景 vs. ,基于硅光集成技术的 800G LPO 模块已实现 5km 传输,但尚未大规模商用。 五、结语LPO 光模块以 “低功耗、低延迟、高性价比” 三重优势,成为 200G-800G 数据中心光互联的核心方案。
从 800Gbps LPO 模块的角度来看,模块制造商的小批量生产数据显示,在三个温度点下,OMA、ER、TDECQ 和 CEQ 均能满足 112Gbps LPO MSA 定义的 TP2 规范,从而确保不同制造商的 LPO 模块之间实现互联互通。 四、基于 1.6Tbps LPO 模块的测试与结果分析 (一)1.6Tbps LPO 模块测试评估 测试逻辑图和实际测试环境如下:研究人员采用了一个 MCB 板,其固定走线损耗约为 6dB 测试还包括 2 个 1.6Tbps LPO 模块、1 个可调光衰减器、1 个光学采样示波器、2 根 500m 光纤等材料,用于评估 1.6Tbps LPO 模块的性能。 评估指标包括 BER 和 TP2 光眼图。实验设置了四个部分: • 实验 1:通过调整可调衰减器的衰减值,评估 1.6Tbps LPO 模块在短光纤不同光功率下的 BER。
CPO光模块:专为CPO系统设计的高集成度光收发组件,需适配硅光集成、3D封装等工艺。 二、技术路线:硅光主导与材料革新CPO光模块的实现高度依赖硅光子(SiPh)集成技术:集成优势:硅光技术可在单芯片上实现调制器、波导、探测器等元件的单片集成,体积较传统分立器件缩小70%,满足CPO的尺寸严苛性 Meta数据显示光模块故障可导致AI集群效率骤降40%,而CPO的不可插拔特性增加维护难度。 光模块配比率提升:B100 GPU与光模块配比从1:3(H100)升至1:8,拉动1.6T CPO需求,2030年市场规模预计达81亿美元(CAGR 137%)。 从长远生态发展看,光互连技术将呈现分层演进趋势:CPO更适用于芯片级的超短距高速互连,线性可插拔光学(LPO)有望在机架内部连接实现优化,而可插拔模块则继续服务于对灵活组网有较高需求的场景。
图9-中国计算机互连技术联盟 CPO 及 Chiplet 标准 什么是LPO技术 LPO,即线性驱动可插拔光模块,是一种光模块封装技术。 无论是CPO还是LPO,相对传统光模块,主要目的之一就降功耗,而DSP的功耗在整个模块中的占比又是最高的。 ODCC在2023年发布了112G LPO光模块应用白皮书。 其中涉及到LPO 模块的设计,其框图如下: 图11-LPO 模块的设计框图 去除CDR/oDSP等re-timer组件; 使用性能更优、SI补偿能力更强的的DRV/TIA电芯片; 将部分补偿功能集成到网络设备 相比之下,LPO光模块的可插拔使得在不关闭整个系统的情况下能够高效更换,进一步提升了LPO解决方案的整体便利性,简化光纤布线和设备维护流程。
假如用于Scale Up带宽7.2Tbps的B200,LPO模块的功耗只有43W,只是GPU 1200W的一个零头。DPO模块此时的功耗是107W。 ,既有CPO的高带宽密度的特性,又跟当前的可插拔模块一样易维护更换,可以是铜缆或光的不同配置形态。 最后还讲了一点OCS Scale Up对于光模块的高链路预算和Bidi提升OCS光口利用率的需求。 个人理解:整体逻辑就是未来光互联是必然,硅光高可靠高密低成本优势也会持续发扬光大。 LPO有功耗优势但产业不成熟难推标准,就可以通过跟铜缆方案兼容的方式,拉着线缆连接器朋友来对付DSP模块;CPO也可能是大势所趋,但可以通过mountable CPO的方式,让模块厂继续有生意做;OCS 如果价值大,也是光模块的一个好机会。
一、AI光模块功耗挑战与低功耗技术探索 在AI领域迅猛发展的当下,光模块的需求呈现出指数级增长态势。然而,功耗问题却成为了亟待攻克的关键难题。 在传统的可插拔光模块中,DSP模块,其中包含重定时器、均衡器等功能,大约占据了模块整体功耗的40%。 为了应对这一挑战,业界积极投身于低功耗可插拔光模块技术的研究,主要聚焦于LPO(线性驱动光模块)、LRO(线性接收光模块)以及适配浸没式冷却的光模块方案。 二、LPO与LRO技术详解 (一)技术原理 - LPO(Linear Pluggable Optics):该技术将DSP功能从光模块转移至ASIC芯片,移除了模块内的重定时和均衡功能。 功耗对比 通过实际测试发现,LPO(DR8)的功耗为9 pJ/bit,LRO(DR8)的功耗为11.3 pJ/bit,而传统DSP模块的功耗约为18 pJ/bit,相比之下,LPO功耗降低了约
有小伙伴问SFP光模块和SFP+光模块有什么区别吗?1.速率不同:SFP速率:155M、622M、1.25G、2.5G。SFP+速率:传输速率为万兆,即为10G。 3.应用场景不同:10G SFP+光模块因为速率高,通常用在需要快速大量数据传输的场合,比如数据中心或高速网络核心;普通SFP光模块则多用于一般企业网络或家庭网络。 4.成本不同:10G SFP+光模块因为技术更先进,价格通常会比普通SFP光模块高。5.兼容性: SFP+光模块不能在只支持普通SFP接口的设备上工作,需要设备同时支持SFP+标准。 SFP+模块是SFP模块的高速版本,两者在物理尺寸上相同,但SFP+模块能够提供更高的数据传输速率,适用于更高速的网络环境。
以LPO(线性可插拔光学)为例,传统DSP光学模块的功耗表现如下:第一代1.6T DSP模块功耗为30W,基于3nm制程的版本降至25W,而LPO版本直接低至10W,单模块功耗实现显著下降。 ◆ 200Gb/ lane LPO模块的测试进展与挑战 当前200Gb/ lane LPO模块的测试仍处于早期阶段,已获取的初步数据呈现出明显的方向差异: - 接收方向表现优异:从光学TIA 此外,新一版优化的LPO DRV与TIA仍处于研发阶段,预计这些芯片量产落地后,LPO模块的整体性能将进一步提升。Arista对于200G LPO的可行性还是持乐观态度的。 ,再通过DSP芯片转换为光侧PAM4信号,但DSP芯片会完全抵消功耗优势,导致400Gb模块功耗远高于200Gb LPO、RF微波等技术。 相比之下,可插拔光模块无疑解决了各类光学技术(包括LPO、LRO、DSP、硅光、EML、VCSEL、RF及慢而宽光学等)的可维护性与可支持性问题。
一、光模块对比EPON OLT 光模块,是 1.25G 连续下行和 1.25G 突发上行,遵循IEEE802.3ah 标准;当然也有选用 2*Gigabit Ethernet 即 2.5G 下行以扩大 下行带宽, 这是很取巧的做法,成本一致,而带宽翻番,这是因为,EPON OLT 光模块的发射机电路和激光器,GPON OLT 光模块的,其实是一样的。 GPON OLT 光模块,是 2.488G 连续下行和 1.244G 突发上行,遵循 ITU-T984.2 标准。所以两种光模块的区别,主要在于突发接收机性能差异。 上图可见,GPON OLT 光模块的 RxReset 信号,在其高电平时复位光模块接收机, 使接收机的判决电平可以快速恢复倒一个平均判决电压值(因为不同光 猫的输入光,强度是不一样的, 前后两个 GPON 这是因为, EPON OLT 光模块没 有这个复位信号,它的判决电平值, 假设上一个光猫输入光很强,则当前判决电压值较大,遇到下一个光猫的输入光很弱(EPON OLT 光模块的动态范围更是 高达 24dB
,成本一致,而带宽翻番,这是因为,EPONOLT 光模块的发射机电路和激光器,GPONOLT 光模块的,其实是一样的。 注意 EPONOLT光模块的 RSSI_Trigger 管脚在金手指上的位置,和 GPONOLT 光模块的位置是不同的。 这是因为,EPONOLT 光模块没有这个复位信号,它的判决电平值,假设上一个光猫输入光很强,则当前判决电压值较大,遇到下一个光猫的输入光很弱(EPONOLT光模块的动态范围更是高达24dB或更大)时,EPONOLT DBA 又定义了业务容器(trafficcontainer,T-CONT)作为上行流量调度单位,每个 T-CONT由 A11oc-ID 标识。每个 T-CONT 可包含一个或多个GEMPort-ID。 DBA 又定义了业务容器(trafficcontainer,T-CONT)作为上行流量调度单位,每个 T-CONT由 A11oc-ID 标识。每个 T-CONT 可包含一个或多个GEMPort-ID。
今年,在CPO之外,行业又提出了一个新方案,这就是——LPO。 █ 什么是LPO LPO,英文全称叫Linear-drive Pluggable Optics,即线性驱动可插拔光模块。 LPO强调“可插拔”,是为了和CPO方案相区分。CPO方案里,光模块是不可以插拔的。光模块(光引擎)被移动到了距离交换芯片更近的位置,直接“绑”在一起了。 那么,LPO和传统光模块的关键区别,就在于线性驱动(Linear-drive)了。 所谓“线性驱动”,是指LPO采用了线性直驱技术,光模块中取消了DSP(数字信号处理)/CDR(时钟数据恢复)芯片。 LPO方案,就是把光模块中的DSP/CDR芯片干掉,将相关功能集成到设备侧的交换芯片中。 》,薛振峰; 4、《800G光模块,AI算力底座》,兴业证券; 5、《AI算力时代,光模块新技术演进路径》,长城证券; 6、《LPO技术是800G时代最具潜力路线 有望在2024年底迎来量产》,国盛证券
(如SONET OC-3、OC-12以及OC-48等); 9.光同步数字传输网络; 10.安防系统; 11.光传输设备等。 彩色(波分)光模块的分类 彩色(波分)光模块根据封装形式的不同可分为XENPAK波分光模块、X2波分光模块、GBIC波分光模块、XFP波分光模块、SFP波分光模块和SFP+波分光模块等。 彩色光模块根据波长密度的不同可分为(粗波分复用)CWDM光模块和(密集波分复用)DWDM光模块;CWDM光模块采用粗波分复用技术(CWDM)技术,适合短距离传输,一般应用千兆以太网和点对点网络中,DWDM 彩色(波分)光模块与普通光模块的区别 波分光模块属于无源光模块,光模块自身不发射激光,一般是使用光平面波导技术将一束光分成数束光,而普通光模块属于有源光模块,每个模块都具备一发一收两个口,发射口里采用的是激光器 ,则选择DWDM光模块; 3.成本,若是传输距离不长,从成本方面考虑,则选择CWDM光模块。
什么是CWDW光模块CWDM光模块(粗波分复用)是一种采用CWDM技术的光模块,用于实现现有网络设备与CWDM多路复用器/解复用器之间的连接。 当与CWDM复用器/解复用器一起使用时,CWDM光模块可以通过在同一单个光纤上传输具有单独光波长(1270nm至1610nm)的18个数据通道来增加网络容量。 CWDM光模块有18个波段,从1270nm 到1610nm,每个波段间间隔为20nm,CWDM光波通道间距较宽,CWDM光调制采用非冷却激光,用电子调谐,同一根纤上复用光波长数比DWDM少,“粗”与“密集 CWDM光模块不同波长的对应的拉环颜色(后波1470~1610nm)CWDM光模块应用在哪些领域? CWDM光模块广泛应用于CATV(有线电视)、FTTH(光纤到户)、1G和2G光纤通道、百兆和千兆以太网、同步光纤网SONET OC-3(155Mbps)、OC-12(622Mbps)和OC-48(2.488Gbps
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的出货量相当,两者总量与传统DSP光模块相当,LPO的发展在一定程度会延缓CPO的部署。 相比于传统带DSP的可插拔光模块, LPO与CPO都采用去掉DSP的方式来降低功耗、节省成本与减小延迟,如下图所示。 根据Arista的测试结果,800G-DR8 LPO光模块的功耗典型值为7.5W(约为传统DSP光模块的一半), 对应能效比为9.4pJ/bit。 整体上看来,对于单波100G的情况,传统可插拔光模块的能效比在20pJ/bit, LPO模块的功耗降低一半,能效比约为10pJ/bit左右,而CPO方案的能效则进一步降低,在6-7pJ/bit。 对于LPO方案,作为可插拔光模块的一个演进路线,需要解决的是更高速率下的电学损耗难题,延长这一方案的生命周期。
自从去年Arista在OFC大会报告上推广LPO的概念,带retimer(ODSP)的传统可插拔光模块与LPO的链路对比,如下图所示。 传统可插拔光模块中在Tx/Rx端各有一个retimer,对高速信号进行补偿。而LPO通过消除模块中的retimer芯片,在功耗、延迟、成本等方面优于传统光模块,由此受到了业界的青睐。 LPO场景下虽然省去了模块中SerDes和ODSP的功耗,但是由于对链路loss的要求更为苛刻,需要在host端对信号进行补偿,其在host端SerDes的功耗增加较多。 经过一年多的发酵,大家对于LPO的认识更加深刻,更加全面系统地思考LPO模块究竟带来了什么。 2)标准尚未完全同一,不同厂家的LPO模块是否能相互替换。 3)目前还未在数据中心中大规模应用,从用户的角度,需要对LPO模块与传统光模块进行分类管理,用户也不希望针对不同场景对模块进行配置。
交换机芯片的容量和光模块带宽的增长,带来了一个很大的问题-功耗。图1是交换机芯片容量、功耗和光模块带宽、功耗发展趋势对比图。 对应400G 光模块单个功耗10W,32个光模块共计320W。 2.LPO(Linear Pluggable Optics):采用可插拔光模块,取消光模块中的DSP芯片。优点:彻底取消了DSP,光模块功耗大幅下降;缺点:在标准化和互联互通方面有很大的挑战。 优点:取消接收端DSP,有效的降低光模块功耗;传输性能业也能得到保障,可互联互通,即插即用。缺点:相较LPO方案,没有彻底降低DSP功耗。 总上所述,三种方案各有利弊。 为了解决LPO的标准化和互联互通的问题,AMD等厂商已经成立LPO-MSA联盟,该联盟将在今年第三季度发布LPO相关协议标准。
一、 背景:为什么我们需要新的光模块技术?在数据中心内部,服务器、交换机之间通过光模块进行数据传输。 三、 什么是LPO(线性驱动可插放光学)?LPO,中文全称线性驱动可插放光学,可以看作是对传统可插拔光模块的一次“精简化”升级。 核心思想:它保留了可插拔的外形,但在光模块内部移除了高功耗的DSP芯片。 技术特点: 低功耗:由于去除了DSP,LPO光模块的功耗比传统可插拔模块降低约50%。 低延迟:模拟直驱,信号处理路径更短,延迟显著降低。 可维护性:保留了可热插拔的优势,运维方式与传统光模块无异,灵活性高。 挑战:对交换机芯片和光模块的模拟性能要求极高,需要协同设计,传输距离相对较短(目前主要针对≤2km的短距互联)。
以华为5700系列交换机为例,查看光模块信息命令如下: 查看指定端口光模块的常规、制造、告警以及诊断信息。 Ordering Name 光模块对外型号。 Manu. Serial Number光模块生产序列号。 Manufacturing Date 光模块生产日期。 Temperature(°C) 光模块当前温度。 Temp High Threshold(°C) 光模块温度上限。 Temp Low Threshold(°C) 光模块温度下限。 Voltage(V) 光模块当前电压。 Bias Current(mA) 光模块当前电流。 Bias High Threshold(mA) 光模块电流上限。 Bias Low Threshold(mA) 光模块电流下限。 RX Power(dBM) 光模块接收功率。当接收功率为 0瓦时,显示为-Inf 。