阿里巴巴首發(fā)硅光400G DR4光模塊，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)傳輸速度將提升四倍

  2019年9月23日，阿里巴巴研制的面向下一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、基于硅光技術(shù)的400G DR4光模塊全球首發(fā)，并將于25-27日的杭州云棲大會(huì)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)首展。這是阿里繼2016, 2017年40G和100G自研光模塊全面部署后，在光互連領(lǐng)域的又一個(gè)重要技術(shù)進(jìn)展和里程碑。和現(xiàn)階段通行的100G光模塊相比，網(wǎng)速將提升四倍。此項(xiàng)技術(shù)將為阿里巴巴基礎(chǔ)設(shè)施下一代光電一體化集成打下基礎(chǔ)，預(yù)計(jì)2020年下半年將在阿里全球數(shù)據(jù)中心投入使用，并逐步為阿里云的全球云計(jì)算客戶(hù)提供服務(wù)。

  云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對(duì)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和光互連技術(shù)提出了很高的要求。從行業(yè)來(lái)看，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量基本每一、兩年翻一番，光模塊技術(shù)每3-4年就更新?lián)Q代一次。目前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)普遍大量采用100G光模塊，明年400G光模塊將開(kāi)始大規(guī)模部署，預(yù)計(jì)4, 5年之后光模塊的速率將達(dá)到1T以上。

  如何在成本、功耗和尺寸保持不變的情況下來(lái)大幅提高光模塊速率、滿(mǎn)足云計(jì)算和大數(shù)據(jù)對(duì)大帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，是可持續(xù)發(fā)展光互連技術(shù)的關(guān)鍵、是光技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)很大挑戰(zhàn)。硅光集成是解決這個(gè)挑戰(zhàn)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

  這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)把大量的光器件集成到單個(gè)硅光芯片上來(lái)大幅降低光模塊的尺寸、簡(jiǎn)化光模塊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn);它利用現(xiàn)有的集成電路生產(chǎn)工藝和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)晶圓尺度的測(cè)試和封裝，來(lái)大幅降低硅光芯片的生產(chǎn)成本;它通過(guò)把大量的光器件集成在一起來(lái)減少信號(hào)傳輸?shù)膿p傷、降低信號(hào)處理的功耗。由于硅光集成和CMOS集成電路采用相同的材料和生產(chǎn)工藝，硅光技術(shù)可以和集成電路技術(shù)相結(jié)合，最終達(dá)到光芯片和電芯片的一體化集成，來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片和芯片間甚至芯片內(nèi)部光互連，解決電芯片接口(I/O)帶寬瓶頸問(wèn)題。

圖1、阿里巴巴 硅光400G QSFP-DD DR4光模塊外形圖

  阿里巴巴 硅光400G DR4光模塊外形采用了QSFP-DD封裝，和現(xiàn)在的100G光模塊相比，帶寬密度提高了四倍。

圖2、阿里巴巴硅光400G QSFP-DD DR4光模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

  就光模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖來(lái)看，整個(gè)模塊由三部分組成：數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP、阿里巴巴光引擎APE(Alibaba Photonics Engine )、光纖陣列FA及接頭MPO。APE封裝集成了基本所有的光電轉(zhuǎn)換器件，大大簡(jiǎn)化了模塊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。該DR4光模塊將用于阿里巴巴數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)和交換機(jī)之間連接，距離可達(dá)1公里。

  阿里巴巴基礎(chǔ)設(shè)施近幾年著手于硅光領(lǐng)域布局，通過(guò)和產(chǎn)業(yè)界經(jīng)驗(yàn)豐富的Elenion和海信寬帶的深入合作及聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，打通了從硅光芯片的設(shè)計(jì)、封裝、測(cè)試到光模塊的設(shè)計(jì)、封裝、生產(chǎn)、測(cè)試整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條。這次硅光400G DR4光模塊的研制成功，是阿里巴巴長(zhǎng)期技術(shù)投入和積累的結(jié)果，也開(kāi)啟產(chǎn)業(yè)生態(tài)共同進(jìn)步的基石。

現(xiàn)場(chǎng)400G硅光模塊展示（圖源：現(xiàn)場(chǎng)提供）