互聯網和智能終端的快速應用使全球數據量爆發式增長，極大地推動了以高速路由器，超級計算和存儲(chu) 為(wei) 核心的高性能超算中心（HPC）和數據中心市場的發展。

隨著提供40G/100G端口的服務器，交換機等設備在數據中心的逐步規模商用，對於(yu) 高速光互連產(chan) 品的需求也越來越多，當前國內(nei) 器件廠商不斷研發和創新光互連技術，對高速集成並行光學模塊和高頻信號完整性技術進行深入理解和研究。光互連產(chan) 品的關(guan) 鍵需求在於(yu) 高速率、高密度、低成本、低功耗。目前市場主流高速光互連產(chan) 品包括10Gbps SFP+ AOC、40Gbps QSFP+AOC、56G QSFP+AOC 和120Gbps CXP AOC等。

高速光互連技術的顯著優(you) 勢和應用

數據中心/雲(yun) 計算係統在更高帶寬和更低功耗上的需求越來越迫切，AOC有源光纜是滿足此需求的最優(you) 解決(jue) 方案之一。AOC有源光纜與(yu) 互聯銅纜相比擁有許多顯著的優(you) 勢，比如在係統鏈路上的傳(chuan) 輸功率更低，重量僅(jin) 為(wei) 直連銅纜四分之一，體(ti) 積略為(wei) 銅纜的一半，並且在機房布線係統中具有更好的空氣流動散熱性，光纜的彎折半徑比銅纜做得更小，傳(chuan) 輸距離更遠（可以達到100～300米），且產(chan) 品傳(chuan) 輸性能的誤碼率也更優(you) ，BER可以達到10^-15。與(yu) 光收發模塊相比，AOC有源光纜由於(yu) 存在不外露的光接口，不存在光接口清潔和被汙染的問題，係統穩定性和可靠性大大提升，並且降低機房維護成本。

高速光互連產(chan) 品40Gbps QSFP+ AOC 和120Gbps CXP AOC不再采納傳(chuan) 統可插拔收發器中TOSA/ROSA的結構設計，而使用高度集成的陣列光引擎核心器件技術。

在PCBA上采用COB（Chip on Board）集成技術，實現一體(ti) 化模式—封裝小、速率高、功耗低（QSFP+功耗低於(yu) 1.5W，CXP功耗低於(yu) 2.5W）。在發射端，陣列光學引擎同時處理多個(ge) 高速電通道，將其轉換為(wei) 多路光信號，再將這些光信號組合在一起，通過一條12芯（24芯）MPO高密度光纜將這些信息傳(chuan) 送到雲(yun) 計算係統或數據中心機房的下一個(ge) 節點。在接收端，陣列光學引擎將MPO光纜內(nei) 的光信號轉換回電信號，將多路電信號傳(chuan) 送至設備上處理. 這些產(chan) 品完全適用infiniband互聯應用場景，同時符合以太網IEEE 802.3ba。在數據中心和雲(yun) 計算係統領域，陣列光學引擎技術已經廣泛應用於(yu) 有源光纜產(chan) 品—服務器和交換機之間互聯。但是光學引擎技術也麵臨(lin) 很大的挑戰，核心的激光器被少數國際大廠商壟斷，價(jia) 格不菲，且激光器的驅動和限幅放大芯片之間焊接技術也影響著製成效率，製約著國內(nei) 廠商大幅推廣。基於(yu) 這些原因，一體(ti) 化集成的矽光子技術是未來光互連技術的發展趨勢—將整個(ge) 光學引擎整合在矽晶平台上，集成所有必要的功能，實現更低成本，更簡單的製成工藝，建立起更高密度的光傳(chuan) 輸係統。

同樣，高度集成的陣列光引擎會(hui) 產(chan) 生大量集中的熱量，因此良好的散熱能力是光器件廠商結構設計的難點之一。根據熱力學理論，散熱效果主要取決(jue) 於(yu) 散熱介質的熱傳(chuan) 導係數和與(yu) 外殼的接觸麵積，散熱通道距離以及材料熱阻。性能優(you) 異的散熱設計應該滿足3個(ge) 要求：散熱介質的熱傳(chuan) 導係數高（例如熱傳(chuan) 導係數高的鎢銅，260W/mK），散熱介質最大橫截麵與(yu) 外殼的直接接觸、緊密結合，散熱通道做到最短垂直距離傳(chuan) 導熱能，可以使產(chan) 品長期穩定地工作在0～70度環境。易飛揚基於(yu) 鎢銅熱沉工藝的散熱設計，將激光器芯片、驅動芯片、接收光電二極管芯片等核心芯片直接與(yu) 外殼充分接觸，達到最佳的散熱效率。基於(yu) CAE軟件進行熱力模擬驗證，在以上3個(ge) 方麵達到理想效果。

隨著雲(yun) 計算和數據中心大幅度增長，並行光學模塊的多通道測試成本和效率麵臨(lin) 嚴(yan) 峻的考驗。多通道並行傳(chuan) 輸測試平台可以簡單的理解為(wei) 4套（QSFP+產(chan) 品）或者12套（CXP產(chan) 品）獨立的10G測試係統的總和，意味著研發前期需要投入大量的資金，且提高了進入高速光互連市場的門檻。因而，具有高效、簡易、低成本等特點的高集成度的多通道測試平台是衡量國內(nei) 外廠商是否能夠真正邁進光互連陣營的關(guan) 鍵因素，整套集成係統會(hui) 大幅度縮短產(chan) 品測試周期，可以提升產(chan) 品品質，並且提高設備資源和空間的利用率。易飛揚自主研製了120G誤碼測試儀(yi) ，與(yu) 同類單通道國際知名品牌10G誤碼儀(yi) 做GRR相關(guan) 性和重複性的驗證，靈敏度GRR達到小於(yu) 0.3，符合硬件認證要求。

在數據中心機房中，提供各種高速光通信端口的設備（服務器、交換機和HBA等）之間需要通過線纜連接在一起，共同運作。那麽(me) 如何解決(jue) 任意兩(liang) 種設備的互連呢？比如10G SFP+和40G QSFP+的設備。有源光纜QSFP+轉4個(ge) SFP+AOC的光互連產(chan) 品成為(wei) 實現和解決(jue) QSFP+和SFP+設備互連的最佳方案。QSFP+轉4×SFP+高速有源光纜產(chan) 品，一端是40Gbps的QSFP+接口，另一端是4個(ge) 10Gbps SFP+接口，中間通過12芯的MPO高密度光纜連接，然後根據客戶對於(yu) 兩(liang) 端線纜長度的需求，在MPO線纜中間加入分支器，實現一路40G光信號分為(wei) 4路10G信號。光纜一端采用40G QSFP連接頭，符合SFF-8436要求；另一端采用4路10G SFP+連接頭，符合SFF-8432要求，是最經濟簡單的實現交換機端口轉換。傳(chuan) 輸長度達到1～100米的，對於(yu) 分支器兩(liang) 端的光纜長度可以自由選擇。同理，120G CXP轉3個(ge) 40G QSFP+的互連產(chan) 品可以解決(jue) CXP和QSFP設備互連的問題，需要提出的是中間通過24芯的MPO高密度光纜扇出3條4芯的產(chan) 品，完成完美轉接。

結束語

光互連產(chan) 品的顯著優(you) 勢使其成為(wei) 數據中心集成商，設備商關(guan) 注的重點，光互連產(chan) 品大規模部署開始成為(wei) 全球大數據，大密度、大容量數據中心和雲(yun) 計算的共同發展趨勢。

國外主要的有源光纜廠商Avago、FCI、Finisar、Mellanox、Molex、Siemon、Sumitomo、TE Connectivity和Volex，已經大規模推進有源光纜SFP+AOC、QSFP+AOC、CXP AOC的整體(ti) 解決(jue) 方案。

國內(nei) 光互連還處於(yu) 初級發展階段，研發技術和工藝的還不夠成熟，國內(nei) 極少光器件廠商能夠擁有一條完整的光互連產(chan) 品線。深圳易飛揚是國內(nei) 最早進入光互連產(chan) 品商業(ye) 化的公司，自2010年起，易飛揚開始對光互連產(chan) 品的基礎技術與(yu) 工藝平台進行深入細致的研究，通過3年的努力，終於(yu) 建成了一條半自動化的光互連產(chan) 品線，用於(yu) 多模40/100G光模塊和有源光纜（AOC）的生產(chan) 。易飛揚在2011年已經率先開發40GE QSFP+AOC模塊，陸續小批量供應海外市場，至2013年伊始已開始在國內(nei) 規模布署10G和40G有源光纜，當前已經能小批量提供56G QSFP+AOC和120G CXP高集成，高密度、低功耗、低成本產(chan) 品。相信國內(nei) 廠商將在未來的數據中心與(yu) 雲(yun) 計算舞台上逐步發揮出更大的價(jia) 值。