12家巨頭聯手合作，打通LPO光模塊生態

電子發燒友網報道（文/周凱揚）AI計算的負載暴增為數據中心的能耗控制帶來了巨大的挑戰，比如單卡功耗上千瓦的GPU，從風冷改換至液冷的冷卻方案等等，就連光電互聯的功耗，也已經成為棘手的問題。單個光模塊的功耗并不算多，即便是隨著400G或800G的模塊逐一面世，其功耗最高也不過在30W左右。

但對于單個系統而言，其接入的光模塊數量遠不止一個，滿載的系統可能會接入數十個光模塊，功耗也會輕松突破千瓦，也就意味著光模塊的功耗很可能達到整個系統功耗的40%左右。即便進一步提升芯片工藝，也很難將光模塊的整體功耗壓下去。

為了進一步減少功耗和成本，廠商們開始探索CPO和LPO這樣采用新式結構的光模塊方案。然而CPO目前尚處于開發早期階段，技術成熟度不高。且對于朝1.6T進發的光模塊市場而言，已經有了較為成熟的8*200G配置解決方案，足以有效滿足要求，而CPO更適合更高速的3.2T光模塊，所以需求上的缺失，使得CPO難以成為廠商們的首選。

去除DSP芯片的LPO光模塊

LPO光模塊全稱為線性驅動的可插拔光模塊，是采用了低功耗設計的優化版光模塊。在傳統的可插拔光模塊中，應用于處理高速信號的DSP芯片助其實現了極低的誤碼率，但也帶來了極高的功耗。比如在一個400G的光模塊中，所用7nm工藝的DSP功耗在4W左右，這就占據了整個光模塊近乎一半的功耗，剩下的功耗再由驅動、DRV和TIA來瓜分。

所以在LPO光模塊的設計中，就去除了DSP芯片以及用于時鐘數據恢復的CDR芯片，降低光模塊功耗的同時，也因為減少了信號路徑中的數字運算和決策，從而降低了時延。而且相對傳統光模塊而言，由于砍掉了DSP芯片，單個模組的成本也有所降低，畢竟DSP芯片的技術往往掌握在一些大廠手中，光模塊廠商想要自研DSP芯片并大規模量產，存在較高的門檻。

相對CPO而言，LPO依然保留了可插拔的特性，所以在易維護性上，肯定是要高于一體化的CPO方案。如果CPO系統出現故障，很可能就要拆卸掉整個交換機，比起隨時可以熱插拔的LPO系統，替換和系統停機時間都被大大減少了。

但去除DSP芯片，采用線性驅動的方式也不是毫無妥協的，因為信號補償性能縮水了，采用LPO光模塊的傳輸距離自然就受到了限制，所以應用場景只限于50米以內的連接，但對于目前數據中心內部的服務器和交換機而言，這樣的傳輸距離已經足以滿足需求。

目前400G乃至800G的LPO光模塊已經在去年實現了小批量出貨，從預測來看，LPO光模塊可能會在今年年底迎來大規模商業出貨。

LPO后續開發普及面臨的挑戰

即便LPO存在如此多的優勢，但從各大廠商的路線圖來看，LPO也并不是他們的唯一選擇。這是因為LPO的后續開發依然存在著不少阻力，且并不完全來自技術上。首先就是生態的問題。

要想LPO能夠用在各大廠商的網絡設備中，LPO光模塊供應商和交換機等網絡設備制造商之間就需要打通產品之間的互操作性。畢竟LPO并非CPO那樣的一體化方案，如果不能打通生態的話，對于數據中心的設備采購而言會帶來阻礙，從而影響LPO光模塊的大規模普及。

其次，就是傳輸距離的問題，盡管在目前絕大多數的數據中心中，50米左右的距離已經足以滿足大多數服務器機柜和交換機之間的部署規劃，但未來隨著數據中心規模持續擴張，LPO必須進一步提到其可用傳輸距離。

最后就是電氣通道的設計問題，目前的主流SerDes規范為112G，但隨著傳輸速率要求的逐步增長，很快就會突破至224G。而以目前的行業普遍觀點而言，LPO難以做到224G的SerDes傳輸，這就很可能會限制LPO在超高速光模塊上的設計和普及。

12家巨頭聯合定義LPO

對于傳統的光模塊來說，為了確?；ゲ僮餍?，靠的正是MSA多源協議標準，MSA不僅定義了外形尺寸，還定義了光電接口，從而降低網絡搭建成本，防止市場被壟斷。傳統光模塊中的CSFP、QSFP、CFP、OSFP等，都是由此而來。

3月21日，來自網絡、半導體和光學領域的12大行業領頭羊聯合成立了LPO MSA（多源協議組織），用于定義支持互操作的LPO解決方案。LPO MSA成員包括光迅科技、AMD、Arista、博通、思科、新易盛、海思、旭創科技、英特爾、MACOM、英偉達和Semtech。

MSA的首個目標是在鏈路兩端使用LPO光模塊實現進一步優化的光互聯，LPO MSA的規范將從光電要求上給出定義，確保多個網絡設備和光模塊供應商之間的互操作性。不僅如此，對于開發者擔心的魯棒性問題，LPO MSA也會開發對應的規范為這個光網絡系統提供同樣的魯棒性。

如此一來，LPO缺少生態的問題就得到了解決，任何交換機或NIC上的LPO MSA兼容接口，都可以與各家的LPO MSA兼容光模塊搭配使用。除了LPO-TO-LPO規范外，LPO MSA還進一步制定了路線圖，用于解決LPO模塊與重定時模塊、線性接收光模塊（LRO）以及多模光纖（MMF）的連接問題。

寫在最后

CPO的實現需要大量的硅光技術儲備，而且其2.5D封裝要求也致使CPO很可能會對特定制造商廠商依賴，從而影響該技術的大規模應用。為此，LPO很有可能成為未來光模塊的主流方案之一，如果網絡設備、光模塊和芯片廠商之間聯合推動的話，甚至有可能占據一半以上的市場份額。

LPO MSA的成立無疑為LPO光模塊解決了最大的落地難題，也側面說明了設備廠商對于LPO光模塊的前景十分看好。隨著第一版規范預計于今年第三季度發布，相信LPO從明年開始，會逐漸成為數據中心光模塊中的?？?。