電子發燒友網報道（文/梁浩斌）英偉達今年以來股價漲幅超過200%，這足以說明在AI算力需求下對GPU等算力硬件的需求到底會有多大。而除了GPU之外，在數據中心的AI訓練中，AI服務器集群對于數據傳輸的速率要求也相當高，隨著數據中心規模的增大，新的架構也對光模塊的使用量有了指數級的增長。

光模塊的速率在過去10年間發展迅速，在2015年之前，數據中心光模塊普遍以10G和40G為主；2016年開始，25G和100G光模塊開始部署；2019年100G光模塊已經實現廣泛應用，200G和400G產品開始出貨；到2022年，200G和400G產品已經大規模部署，800G光模塊開始進入量產導入階段。

為什么需要800G光模塊？

首先光模塊在數據中心的應用，主要是用于數據傳輸，通常在數據中心領域，會將數據中心外部用戶與內部服務器之間傳輸的數據稱為南北向流量；而數據中心與數據中心之間，以及數據中心與內部服務器之間互相傳輸的數據被稱為東西向流量。

隨著數據中心數據容量的增大，根據思科的預測，2021年東西向流量會占到總體數據中心流量的85%，其中數據中心內部服務器流量占71.5%，數據中心之間的流量占13.6%。但要注意的是，這個預測是在AI大模型熱潮之前所進行的，因此自2022年底ChatGPT引爆的AI大模型市場后，東西向流量以及數據中心內部服務器流量的占比仍將會進一步提高。

數據中心計算規模，以及東西向流量的不斷膨脹，數據中心網絡架構也在不斷變化。而在傳統的三層拓撲結構中，服務器與服務器之間的數據交換，需要經過接入交換機、匯聚交換機以及核心交換機才能完成，這給匯聚交換機以及核心交換機帶來了巨大的工作壓力。

圖源：HPE Aruba

如果按照傳統三層拓撲架構繼續擴大服務器集群規模，那么則需要在核心層和匯聚層部署極高性能的設備，設備成本會顯著增加。那么這個時候就有了新的葉脊拓撲架構出現了，它在傳統的三層拓撲架構上進行了扁平化，變成了兩層架構。

其中葉交換機相當于傳統三層架構中的接入層交換機，與服務器直接進行連接。脊交換機相當于核心層交換機，但脊交換機與葉交換機直接連接，并且一臺脊交換機需要與所有葉交換機進行連接。

所以葉交換機的數量取決于交換機下行端口數量，同時葉交換機的上行端口數量又取決于脊交換機的數量。

葉脊架構大大提高了服務器之間數據傳輸的效率，且當服務器數量需要擴展時，只需增加脊交換機數量，加強了數據中心的擴展性。唯一的問題是，相比傳統三層拓撲架構，葉脊架構所需的端口數量同樣大大增加。相應地，服務器與交換機都需要更多的光模塊來進行光纖通信。

從需求量來看，按照國泰君安證券的數據，以1000個機柜的中大型數據中心計算，傳統三層拓撲架構中，大約需要128000個10G光模塊、160個40G光模塊和8個100G光模塊；葉脊架構下，這個數據中心需要的光模塊數量則為120000個10G、4800個40G、32個100G。

對于大量應用到GPU的AI訓練而言，在英偉達DGX H100服務器中，集成了8顆H100 GPU，僅計算和存儲網絡對應的需求約為12個800G光模塊、18個400G光模塊。

可以看出，葉脊架構下數據中心所需的高速率光模塊數量成指數級增加，隨著數據中心的規模擴大，特別是AI大模型訓練的需求下，GPU服務器更高的傳輸速率需求，讓800G光模塊加快了落地的速度。

光模塊玩家加速布局

GPU作為AI算力基座，以英偉達為首的廠商已經供不應求，此前有消息稱訂單能見度已經排至2024年。在GPU的需求確定性強的情況下，光模塊市場也必然會跟隨得到上漲空間。

在800G光模塊領域，目前全球頭部廠商基本上都在加緊布局。根據Lightcounting的數據，2022年全球光模塊供應商Top 10中，中際旭創、華為海思、光迅科技、海信、新易盛、華工科技等中國廠商分列第1、4、5、6、7、8名，占據前十中的6個名額。另外四名分別是與中際旭創并列第一的Coherent（II-VI收購Coherent后合并命名）、排名第三的思科、排名第九的英特爾以及排名第十的索爾思光電。

中際旭創早在2020年底就推出了業界首個800G可插拔OSFP和QSFP-DD800系列光模塊，包括4x100Gx2和8x100G兩種架構方案；2022年在OFC2022現場展示基于自主設計硅光芯 800G可插拔 OSFP2*FR4和QSFP-DD 800G DR8+硅光光模塊；2023年3月，公司于OFC展會上推出全球首款1.6T光模塊。

近期中際旭創表示，公司800G光模塊已在2023年上半年逐步起量，已向海外重點客戶持續交付與GPU相配套的800G產品，但更多的客戶需求和訂單交付預計會在2023年下半年以及2024年。

Coherent今年3月也展示了基于200G單通道的800G/1.6T收發器，公司在一季度財報會議上表示800G光模塊的出貨正在加速，預計從24年開始呈現指數級增長。

光迅科技在OFC 2023首次展出基于50GBd VCSEL技術的800G QSFP-DD800 SR8光模塊。不過光迅科技近期表示，目前800G產品已小批量出貨，但銷售占公司總體營收比例不高，預計今年800G光模塊的量不會很大。

同在OFC 2023上，海信寬帶推出了業內首款800G QSFP-DD BiDi SR4.2光模塊產品，同時展示其他基于PAM4碼型的800G系列光模塊產品，包括800G QSFP-DD SR8/AOC，800G OSFP SR8/AOC，800G OSFP 2xFR4/DR8和800G QSFP-DD 2xFR4/DR8等產品，已具備完備的產品陣列。

新易盛在2021年就推出了其800G光模塊產品組合，包括基于EML和SiPh的解決方案，產品組合由AOC和SM光模塊組成，有OSFP和QSFP－DD800兩種外形尺寸，傳輸距離覆蓋30m-2km。OFC 2023上新易盛展示了最新的基于薄膜鈮酸鋰調制器TFLN技術的800G OSFP DR8，配合5nm DSP以及集成的TIA實現11.2W的業界領先功耗水平。近期公司表示，部分800G光模塊產品已實現小批量出貨。

華工科技子公司華工正源去年發布了800G硅光模塊系列產品，數據中心側涵蓋800G DR8 SiPh/2*FR4/SR8/DR8等，采用OSFP封裝，模塊全溫功耗小于15W。華工科技在近期的投資者交流中表示，目前公司800G光模塊已與北美頭部客戶進行了良好的溝通和對接，并向客戶進行了產品送樣，預計出貨量將在23年下半年快速增長。

小結

800G光模塊在GPU訂單需求的確定性環境下，將會從今年下半年開始進入大規模出貨階段。作為AI算力的橋梁，800G光模塊隨著數據中心的規模擴大，AI訓練的需求持續增長，市場規模增速以及落地速度將持續加速。而布局較早的玩家，也能夠更早享受到算力需求帶來的市場紅利。