在数据中央的100G时期，硅光子技能小试技艺，基于QSFP28封装的100G PSM4光模块和CWDM4光模块实现了规模商用。虽不敢说大得胜利，但也可称之小有成绩。天下上唯二的两家实现规模商用的公司，都号称实现了M级别模块发卖。硅光子技能在实验室研究了几十年，终于也有了发光发热的一天。
在即将到来的400G时期，险些所有人都对硅光子给予了非常非常非常高的期待。毕竟，我大硅光子技能的一贯以来流传宣传的上风便是低本钱、低功耗、高速、高集成度，这些优点都正对数据中央的胃口。
同时，在各会议、论坛大家也可以看到，硅光子总是那个炙手可热风光无两topic。
不仅如此，国内外许多公司纷纭投入硅光子研究。
光模块厂商：Intel、Luxtera、Finisar、光迅、海信、旭创；网络设备商：思科（收购Luxtera、Acacia）、华为、Juniper（收购Aurrion）；专注于光电芯片的公司，MACOM、SiFotonics等。乃至，阿里巴巴这样的互联网厂商也在进行硅光子研究。当然，还有一大波创业公司进行硅光子技能的开拓。
二、400G的运用
在数据中央400G时期，基于硅光技能的光模块紧张定位于500m~2km这个间隔上（这里我们暂不考虑硅光的相关技能）。紧张缘故原由是：在短间隔，其本钱尚难以和多模的VCSEL竞争；在长间隔，由于硅光芯片的插损较大，不敷以支撑更长间隔传输。模块类型紧张为400G DR4和400G FR4两种。DR4是4路并行的106Gbps PAM4光旗子暗记，光纤为MPO接口单模光纤；FR4是4个CWDM波长的106Gbps PAM4光旗子暗记，光纤为LC接口单模光纤，须要利用Mux/DeMux进行合分波。个中，又由于硅光芯片集成多个波长的激光器和Mux/DeMux有一定的技能难度，以是目前400G硅光模块紧张是400G DR4这一种规格。
基于硅光技能设计的400G DR4的功能框图如下：
电口侧是8路53Gbps PAM4旗子暗记，光口侧是4路106Gbps PAM4旗子暗记，光模块内部有Gearbox（变速箱）芯片把两路电口输入复用成一起旗子暗记再调制到光上，因此光口侧的速率是电口侧速率的2倍，光接口是MPO12，4路发射4路吸收。
三、业界的进展
1. Intel
2019年4月，Intel在其Intel InterconnectDay 2019展示了其基于硅光的400G光模块，封装形式为QSFP-DD。
图片来自于：https://www.servethehome.com/intel-silicon-photonics-update-at-interconnect-day-2019/
这里须要把稳的是，Intel的特有的direct bonding硅基激光器技能是他家的技能上风，可以较随意马虎在片上实现多个波长激光器，但这里Intel依然选择了DR4来作为其第一款400G产品。
该模块的PAM4光眼图如下：
图片来自于：https://www.servethehome.com/intel-silicon-photonics-update-at-interconnect-day-2019/
这里，我把显示的性能列一下：
测试的channel1
TDECQ：1.92dB （max: 3.4dB）
Outer ER：3.731dB （min: 3.5dB）
Outer OMA：1.42mW （-0.8~4.2dBm）
AOP：2.48dBm （-2.9~4dBm）
后面括号内的数值是IEEE802.3bs中400G DR4光接口指标哀求。
这里我们可以看到，ER是比较偏下限的。当然，这只是一个早期的demo样品，还有许多要优化的空间。
Intel估量这款新型收发器将在今年底实现批量生产。
2.阿里巴巴
2019年9月23日，阿里巴巴研制的面向下一代数据中央网络、基于硅光技能的400G DR4光模块环球首发，并将于25-27日的杭州云栖大会上进行现场首展。
阿里巴巴 硅光400G QSFP-DD DR4光模块形状图
https://photos.prnasia.com/prnh/20190923/2588440-1-a?lang=0
阿里巴巴硅光400G QSFP-DD DR4光模块内部构造图
https://photos.prnasia.com/prnh/20190923/2588440-1-b?lang=0
“就光模块内部构造图来看，全体模块由三部分组成：数字旗子暗记处理芯片DSP、阿里巴巴光引擎APE(Alibaba Photonics Engine )、光纤阵列FA及接头MPO。APE封装集成了基本所有的光电转换器件，大大简化了模块的设计和生产。该DR4光模块将用于阿里巴巴数据中央网络中交流机和交流机之间连接，间隔可达1公里。通过和家当界履历丰富的Elenion和海信宽带的深入互助及联合技能攻关，打通了从硅光芯片的设计、封装、测试到光模块的设计、封装、生产、测试全体家当链条。”
以上是阿里的新闻稿，我直接引用过来。
这里提到了两家公司：Elenion、海信宽带。海信宽带，我们比较熟习，传统的光模块厂商。Elenion公司，根据其官网先容：成立于 2014 年，员工来自AT&T、贝尔实验室、JDSU、Luxtera、诺基亚&阿尔卡特朗讯和西门子等公司，包括了硅光子学、激光器、RFIC、前辈封装等领域的天下级专家。其产品只假如基于硅光技能的相关光模块、可调谐激光器等。
这里飞哥大胆预测：阿里巴巴提产品需求，Elenion卖力硅光芯片设计和流片，海信宽带封装和测试。
阿里巴巴展示的400GDR4光模块
图片来自于：http://www.iccsz.com/site/cn/News/2019/09/23/20190923071848261462.htm
这里，通过图片看不清详细的性能指标，单从眼图来看彷佛还不错。
3.SiFotonics
2018，SiFotonics推出400G DR4硅光全集成芯片MP5041。MP5041芯片集成了超过30个有源/无源硅光器件（包括4通道53GBaud硅基MZ调制器，4通道53GBaud波导Ge/Si探测器，光功率监控探测器，在片负载，在片电容，以及多个无源波导器件等）。芯片的整体面积在几十平方毫米量级，据称其硅光调制器采取了最新构造设计和工艺，插入损耗和驱动电压均较低，器件的高带宽特性使得在高速事情时仍能担保较大的消光比。
详细的宣布在这里：http://www.c-fol.net/m/news/view.php?id=20180425131435
4.其他
（1）Finisar：2018年ECOC展示了其第一款基于硅光技能的产品，400G QSFP-DD DR4光模块。后来的后来，就没有后来了。
（2）Innolight：2019年OFC展示了其基于硅光技能的产品，400G QSFP-DD DR4光模块demo。
（3）Luxtera：由于其设计的分外性，将会自己设计DSP芯片，至今仍未展示其400G成果，量产韶光估量推移到2021年。
四、困难与寻衅
1.本钱
基于硅光的特性，400G的运用基本定位为500m~2km这个间隔上。其PK的工具是50GBaud EML芯片。在设计/流片本钱高昂，且电芯片本钱一样乃至略高的情形下，硅光400G光模块真的能实现更低本钱吗？
2.性能
目前来看，比较于50GBaud EML芯片硅光芯片的性能可能还是要略逊一筹。这里我们可以参考Intel DR4模块的ER指标。设计职员须要在驱动电压、ER、损耗等之间做权衡。
3.功耗
对付400G光模块，功耗是一个很主要的指标。特殊是对付QSFP-DD封装形式的光模块，动辄10W多的光模块对付高密度的数据中央交流机来说是噩梦。由于硅光的400G DR4须要高功率激光器和MZM调制器，目前的硅光模块的功率比EML制作的模块功耗还要再高一些。大概只有等到微环调制器真正实用，才能把功耗降下来。
其余，还有一个韶光本钱。对付大多数没有自己foundry的公司来说，硅光芯片的流片周期短则三个月，多则半年乃至一年，芯片优化的周期冗长。一旦错过认证或者招标的韶光窗口，便是别人吃肉你汤都喝不上，一步差步步差。当然，对付硅光有利的是400G的运用整体推迟了。
那么，问题来了：
400G硅光的上风是什么？
可靠性!?
大概，我们须要好好思考一下。
后记：
对付一个硅光子专业的毕业的人来说，没有人比我们更期待硅光子技能大放异彩。
转自 飞哥随笔，如侵删。
