阿里巴巴首發(fā)硅光400G DR4光模塊，數(shù)據中心網絡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)據中心網絡、基于硅光技術的400G DR4光模塊全球首發(fā)，并將于25-27日的杭州云棲大會上進行現(xiàn)場首展。這是阿里繼2016, 2017年40G和100G自研光模塊全面部署后，在光互連領域的又一個重要技術進展和里程碑。和現(xiàn)階段通行的100G光模塊相比，網速將提升四倍。此項技術將為阿里巴巴基礎設施下一代光電一體化集成打下基礎，預計2020年下半年將在阿里全球數(shù)據中心投入使用，并逐步為阿里云的全球云計算客戶提供服務。

  云計算和大數(shù)據的快速發(fā)展和廣泛應用，對數(shù)據中心網絡和光互連技術提出了很高的要求。從行業(yè)來看，數(shù)據中心網絡流量基本每一、兩年翻一番，光模塊技術每3-4年就更新?lián)Q代一次。目前數(shù)據中心網絡普遍大量采用100G光模塊，明年400G光模塊將開始大規(guī)模部署，預計4, 5年之后光模塊的速率將達到1T以上。

  如何在成本、功耗和尺寸保持不變的情況下來大幅提高光模塊速率、滿足云計算和大數(shù)據對大帶寬數(shù)據傳輸?shù)男枨?，是可持續(xù)發(fā)展光互連技術的關鍵、是光技術領域的一個很大挑戰(zhàn)。硅光集成是解決這個挑戰(zhàn)的一個關鍵技術。

  這項技術通過把大量的光器件集成到單個硅光芯片上來大幅降低光模塊的尺寸、簡化光模塊的設計和生產;它利用現(xiàn)有的集成電路生產工藝和技術，實現(xiàn)晶圓尺度的測試和封裝，來大幅降低硅光芯片的生產成本;它通過把大量的光器件集成在一起來減少信號傳輸?shù)膿p傷、降低信號處理的功耗。由于硅光集成和CMOS集成電路采用相同的材料和生產工藝，硅光技術可以和集成電路技術相結合，最終達到光芯片和電芯片的一體化集成，來實現(xiàn)芯片和芯片間甚至芯片內部光互連，解決電芯片接口(I/O)帶寬瓶頸問題。

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光模塊內部結構圖

  就光模塊內部結構圖來看，整個模塊由三部分組成：數(shù)字信號處理芯片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換器件，大大簡化了模塊的設計和生產。該DR4光模塊將用于阿里巴巴數(shù)據中心網絡中交換機和交換機之間連接，距離可達1公里。

  阿里巴巴基礎設施近幾年著手于硅光領域布局，通過和產業(yè)界經驗豐富的Elenion和海信寬帶的深入合作及聯(lián)合技術攻關，打通了從硅光芯片的設計、封裝、測試到光模塊的設計、封裝、生產、測試整個產業(yè)鏈條。這次硅光400G DR4光模塊的研制成功，是阿里巴巴長期技術投入和積累的結果，也開啟產業(yè)生態(tài)共同進步的基石。

現(xiàn)場400G硅光模塊展示（圖源：現(xiàn)場提供）