OFC 2025 TeraHop报告：AI数据中心光连接技术

在人工智能技术快速发展的背景下，AI数据中心的建设对光模块技术提出了更高要求。TeraHop在OFC 2025会议上的报告，深入探讨了这一领域的现状与未来。

一、AI数据中心光互连面临的挑战

（一）传输速率升级加速

过去光模块技术更新换代周期约为4 - 5年，如今已大幅缩短至2 - 3年 。目前，800G光模块已实现大批量出货，1.6T光模块今年开始逐步放量，预计明年达到出货峰值，3.2T光模块也将在2028年左右推出。如此快速的迭代节奏，对光模块厂商的研发能力和技术储备形成巨大考验。

（二）数据中心规模扩张带来的新难题

当下，数据中心规模不断增大，出现多兆瓦级别的大型数据中心，单一建筑已难以满足需求，需在多栋建筑内构建庞大集群。这不仅增加了光传输的距离要求，也使得能耗问题愈发突出。正如谷歌所指出的，每瓦性能已成为衡量数据中心的重要指标，如何在提升GPU性能的同时最大化功耗利用率，成为关键问题。

此外，数据中心内光纤数量需求剧增，部分超大型数据中心甚至需要部署数百万根光纤，光纤管理难度大幅上升，传统光纤方案已难以满足需求。

（三）技术演进中的可靠性与兼容性挑战

随着光模块技术向更高速率、更复杂架构发展，系统信号完整性问题凸显。从ASIC芯片到可插拔连接器的信号链中，任何环节的损耗都可能影响整体性能。同时，新技术如CPO（共封装光学）虽然能显著降低功耗，但在集成复杂度、设备维修和可靠性方面仍存在诸多难题，且由于实际部署案例较少，推广难度较大。

二、TeraHop提出的技术解决方案

（一）硅光子技术成为关键支撑

硅光子技术是推动数据中心规模扩展的核心要素。在过去几年，TeraHop持续推进基于硅光子的光模块生产，21Q1到24Q4累计的Device Hours达100亿。实际数据显示，硅光子芯片的故障率（FIT）低至0.1，具备高可靠性，为数据中心的稳定运行提供了保障。

(去年OCP 2024的报告，OCP 2024旭创报告：硅光LPO、可安装（mountable）的CPO，TeraHop给的截止24Q2的数据还是30亿小时，FIT＜0.4；以前Intel经常拿出来说的基于800万激光器异质集成的硅光器件的FIT同样也是＜0.1)

（二）相干光技术的数据中心内部应用探索

传统用于长距离传输和数据中心互联DCI的相干光解决方案，正被尝试应用于数据中心内部。TeraHop研发的800G LR2解决方案，采用2个O波段DFB激光器＋硅光PIC（无可调激光器），可实现无光放的20 - 30公里传输距离，延迟仅500ns，在本次会议上进行了相关技术演示。同时，OIF和IEEE等组织也在制定标准，以优化相干光技术在数据中心连接中的性能。

（三）低功耗线性光学技术的发展

1. 全重定时收发器优化

针对全重定时（Fully Retimed）收发器，TeraHop通过降低DSP芯片功耗、改进光学组件等方式，将1.6T光模块的功耗降低至24W左右，未来有望通过下一代DSP技术进一步降至20W以下。

2. RTLR(LRO)技术突破

RTLR（Retimed Transmitter, Linear Receiver）技术仅在发射端使用DSP，相比全重定时方案可降低至少40%的功耗，旭创展示的第一代1.6T RTLR光模块已展现出良好性能。

3. LPO和CPO的探索与挑战

全线性光学技术（LPO和CPO）虽能节省约60%的功耗，但面临信号链容差要求高、互操作性差、集成复杂度高和维修困难等挑战。尤其是CPO技术，由于实际部署经验不足，其可靠性还需进一步验证。

（四）多通道与高密度光模块

为满足更高带宽需求，OIF成立了能效接口工作组，启动32 - 128通道光接口项目。以32通道、每通道200G为例，可实现6.4Tbps的传输速率；若每通道提升至400G，速率将翻倍。可插拔光模块在集成更多光学器件方面具备潜力，结合硅光子技术，有望实现更高密度和带宽(Z mount 接口的光模块)。

(五) 单通道400G技术

在3.2T光模块的研发进程中，单通道400G技术成为重要突破口。旭创展示了将400G光模块与DSP集成的原型产品，这一成果在PAM4调制模式下展现出良好性能。

然而，单通道400G技术面临系统信号完整性的巨大挑战，从ASIC到光模块的信号传输路径中，信号损耗极易导致性能下降。其中共封装铜缆（Co - Packaged Copper Cable）技术，通过优化信号传输路径，显著降低从ASIC到可插拔面板的信号损耗，提升整体传输质量。

（六）光交换与光纤技术创新

1. 光交换（OCS）

TeraHop通过硅光子技术实现光交换功能，可降低功耗、减少延迟，提升AI集群的可用性和可靠性。尽管目前处于概念验证阶段，但硅光子平台在可扩展性和成本效益方面具有显著优势。

(TeraHop的硅光OCS是与美国nEye公司合作的，nEye是美国UCB大学孵化的初创公司，主要走多层硅光波导MEMS路线，采用Crossbar架构，是目前能够实现大端口数片上OCS的解决方案之一，切换时间在us量级，最大支持500端口，能耗低但需要高压Driver，nEye在OFC之后也宣布完成了5800万美元的B轮融资)

2. 多芯光纤应用

针对光纤管理难题，TeraHop展示了多芯光纤光模块方案，可将光纤数量减少至少四分之一，降低部署复杂度。同时，多芯光纤在应对下一代400G每通道传输时，可有效解决传统CWDM技术的色散问题，实现2 - 3公里的无损耗传输 。

三、未来发展方向

TeraHop认为，未来将继续依托可插拔光模块的成熟技术，逐步实现从1.6T到3.2T，乃至更高的6.4T及以上速率的跨越。OCS技术与可插拔光模块相结合，将成为支持数据中心规模扩展的重要手段。在技术演进过程中，不断攻克现有难题，提升光模块的性能、可靠性和兼容性，以满足AI数据中心日益增长的需求。