从数据中心到运输: ECOC 2025人工智能时代的光学解决方案
ECOC 2025于9月下旬重返哥本哈根,主题为“实现下一代通信”。时机再恰当不过了。人工智能基础设施正在重塑每一层的光网络,推动市场从今天的120-150亿美元增长到2030年的450亿美元。 展厅展示了整个光学堆栈的协调创新。我们花时间与我们25年的合作伙伴Coherent合作,该公司的产品组合涵盖了所有领域——可插拔收发器、复合封装光学器件、光路交换和测试仪器。 以下是对当今正在建设的网络至关重要的内容。 了解人工智能数据中心架构: 纵向扩展与横向扩展人工智能基础设施并非单一整体。要理解不同光技术适用的场景,需先辨识网络领域的差异。 纵向扩展网络将GPU和XPUs连接成单一计算核心。在10米以内距离采用100%铜缆的封闭系统,其首要考量是密度与功耗。横向扩展网络则将这些核心连接成AI工厂——覆盖10米至10公里的异构光网络,其决策核心在于灵活性与多厂商兼容性。 Coherent首席技术官Julie Eng阐明了框架:在前端和横向扩展部分,光插拔收发器仍是主流方案。但纵向扩展领域才是共封装光器件(如CPO、NPO和CIO)大展身手的舞台。这一转变至关重要,因为随着AI推动数据速率攀升,铜缆在纵向扩展网络中已触及物理极限。这为光学技术创造了巨大的市场扩张机遇——来自此前无法采用光学解决方案的应用领域的新收入来源。 可插拔收发器发展路线图:持续强劲增长可插拔收发器不会消失。Coherent的市场模型预测,到2030年可插拔收发器市场规模将达250亿美元,并在整个十年间持续增长。原因何在?因为其核心价值主张——灵活性、多厂商兼容性、供应保障——对多数网络应用仍至关重要。 技术演进令人瞩目。Coherent产品线覆盖100兆比特至1.6太比特速率,针对不同应用采用精准匹配的光学技术。垂直腔面发射激光器(VCSEL)在短距离传输中实现最低成本与功耗。硅光子学通过高效被动集成技术处理中距离传输。磷化铟技术攻克最远距离传输与最严苛规格要求。 在2025年光纤通信大会上,Coherent公司展示了400G磷化铟发射器模块——这是实现3.2T、6.4T及更高数据速率的关键组件。技术路线图包含两条路径:提升单通道速率(从200G逐步提升至400G)与增加通道数量(通过新型高密度连接器实现从8通道扩展至16、32、64通道)。 Stefan Kohler简明阐述:“我们正通过EML与硅光子技术,将单通道200Gbps整合为1.6Tbps——我们拥有完整的技术组合来实现这一目标。”制造周期印证了技术演进速度。10G技术从1万到1000万的量产周期耗时十年。如今仅需三年。加速趋势仍在持续。 共封装光器件:特定任务的理想工具CPO技术虽引人注目,但现实更为复杂。这是将可插拔收发器技术微型化,并移至交换机或XPU芯片旁的机箱内部。 CPO技术展示为何采用?消除通向前面板的耗能电路走线。仅需通过前面板布设光纤,提升带宽密度。 取舍何在?牺牲架构灵活性。采用可插拔方案时,部署后可灵活选择端口配置:30米距离使用垂直腔面发射激光器(VCSEL)、500米距离采用硅光子技术、10公里距离则选用磷化铟技术。而CPO技术在制造阶段就锁定了这些配置方案。 Julie Eng阐释了市场逻辑:“CPO消除了这种灵活性,因此我们主要在规模化应用中看到它——此时功率和密度优先于其他考量。”Coherent同时开发基于VCSEL的CPO(目标效率为每比特1皮焦耳)和硅光子学CPO(提供更长传输距离及光电路交换兼容性)。市场模型显示CPO规模将在2030年增长至50亿美元——虽具规模,但仅为可插拔市场的五分之一。CPO领域将如同可插拔市场般呈现多技术共存格局。每种技术各具适用场景。这一特性不会改变。 光电路交换:动态网络重构光电路交换解决的是另一类问题:无需人工干预的动态网络重构。这并非2000年失败的光交换技术。这是基于成熟数字液晶技术构建的软件定义电路。 光电路交换机应用场景持续拓展。需为不同训练任务配置差异化架构的人工智能集群。通过自动故障转移至备用机架实现网络弹性。覆盖前端、横向扩展、纵向扩展及数据中心互连的各类应用场景。 克里斯·约翰逊强调了能效优势:七年前谷歌就意识到降低能耗的必要性。我们的骨干交换机始终保持在光域运行,功耗仅75瓦。若采用每块20瓦的可插拔收发器,功耗将大幅攀升。Coherent展示了从64x64到320x320端口的系统,并规划了更高端口数量的路线图。OCS优化的收发器在保持标准兼容性的同时补偿了插入损耗。市场预测:2030年将达到20亿美元规模,从零起步创造。 数据中心互连:相干光技术实现IP-over-DWDMAI工作负载已超出单个数据中心承载能力。这推动了设施间高速互连的需求。 相干的100G ZR系列产品以QSFP28封装形式提供相干传输。产品线经理凯文·阿福尔特阐释了这项突破:QSFP28封装可直接插入现有100G路由器端口。网络运营商在利用现有光纤网络实现10G到100G升级时,可复用所有路由器。 这为IP-over-DWDM架构铺平道路。实现路由器与线路系统直连。无需转发器盒。无需灰色光纤。架构更简洁,成本更低廉,故障点更少。 自2024年中期推出以来,该产品线通过多种变体不断扩展:-8 dBm和0 dBm功率版本、商用与工业温度范围(-40°C至+85°C),以及现已开始取样的双向版本。 Kevin阐述双向版本的价值:“当客户拥有两根光纤时,该方案可实现容量翻倍,同时将单纤带宽提升10倍,传输距离从80公里延伸至300公里。”更广阔的数据中心互联市场涵盖400G、800G及1.6T相干收发器。相干技术在特定规格要求场景采用磷化铟——例如通过半导体光放大器实现0 dBm输出功率而无需内部微型EDFA。硅光子技术则在满足规格要求且具备成本优势的领域应用。 市场预测:2030年规模将达40亿美元。 传输网络:多轨道技术破解容量难题人工智能工作负载正以意想不到的方式冲击传输基础设施。客户需要通过内联放大器机房实现每秒10拍比特传输,而机房尺寸和功耗预算均受限。 计算结果令人震惊。当前标准配置为每间ILA机房16对光纤“轨道”,这意味着10 Pbps需求需16间机房共256对光纤。 Julie Eng阐述了解决方案:通过第一代多轨道技术,我们能将规模缩减4倍。长期目标是将全部256对光纤集成于现有单间内。该技术融合了高效无冷却泵浦激光器、优化封装方案、共享计量系统(单个动态增益均衡器覆盖四轨道而非四独立单元)、并行化无源元件及可切换计量系统。 Coherent在2025年OFC展会上展示了多路信号技术,并在2025年ECOC展会上推出升级版本。行业当下亟需此项能力。 测试与测量:与时俱进的仪器设备网络演进需要更卓越的特性分析工具。Coherent的仪器产品组合满足生产与研发需求。 2025年OFC与ECOC展会发布及演示的核心产品: WaveAnalyzer 1500B(已发布):覆盖C+L波段,具备100 MHz绝对频率精度——将波长计精度融入频谱分析仪。WaveAnalyzer 200B(已发布):超C频段,650 MHz分辨率带宽,便携式设计配备触摸屏及四小时续航电池。2025年11月发货。相干检测技术实现实验室级测量性能,兼具现场部署便携性。WaveShaper 32000B:32个端口可配置为1x31、4x28或16x16模式,支持复用与解复用。产品线覆盖1微米至U波段及1650纳米波长范围。WaveShaper 500B:新增超C+L波段功能,适用于制造环节的收发器噪声灵敏度测试。WaveMaker 4000A:通过ASE技术结合实际传输的激光光束生成COM信号,用于在真实条件下进行系统验证。2030年以后: 量子安全和新兴技术量子密钥分配与量子比特、HPE、朱尼柏和自由环球在QSFP中的相干演示。预计量子计算机将在2030年打破传统加密。QKD已经存在,但是是在冰箱大小的盒子里。该演示展示了在标准可插拔外形中成功的量子密钥传输以及常规流量。 其他进展包括用于1.6T收发器的色散补偿模块,覆盖范围可达6公里,与全相干解决方案相比,提供了经济高效的范围扩展。 这对网络建设者意味着什么到2030年,人工智能驱动的市场规模将扩大到450亿美元,这为整个光学生态系统创造了机遇。但是成功需要了解不同技术的适用范围。 可插拔模块在注重灵活性和多供应商生态的领域保持主导地位。CPO技术适用于功率与密度优先于灵活性的特定应用场景。光电路交换技术实现动态重配置。相干DCI模块通过IP-over-DWDM简化架构。多轨技术解决传输容量瓶颈。 克里斯·约翰逊阐述了创新挑战:核心问题在于收发器随数据速率提升而消耗更多功率。我们依托碳化硅技术专长聚焦热管理,同时与DSP合作伙伴在5纳米、3纳米工艺上协作降低功耗。即将推出的400吉比特EML技术将支撑未来五年所需的1.6和3.2太比特传输世代。朱莉·恩格捕捉了关键时刻:我们改变数据速率的速度正越来越快。每次数据速率更新之间,我们用于创新的时间越来越少。对于拥有自主技术的科技公司而言,技术更迭加速时,技术领导者将从中获益。对EPS Global而言,与Coherent长达25年的合作意味着共同驾驭技术转型。此刻不同寻常——并非技术更替,而是全层面的协同创新。市场正在扩张。应用场景不断涌现。当下建设的网络需要覆盖全频谱的解决方案。 步伐持续加速。挑战日益严峻。机遇持续增长。
