400G技术市场前景和主流产品

2018年，100G数据中心以太网市场如火如荼，是各大光模块厂商争夺的主战场。随着各大厂商100G系列产品的日益成熟，出货量节节攀升。这些产品里既有基于III-V族传统的解决方案，也有基于硅光技术的生力军。100G的技术门槛已经被跨越，成为数据中心旺盛需求的主流和首选，已不再是高端光模块的代名词。技术的进步日新月异，为了满足超大规模数据中心不断增长的带宽需求，大家已经把希望放在了400G光模块上。400G光模块被业界普遍认为是一种可以有效降低带宽成本的解决方案。

前不久，CAICT中国信通院发布《2018年数据中心白皮书》，其中预计 2019 年 400G 光模块将规模化部署。

一、光模块市场需求旺盛

据 ODCC 统计，截止 2017 年底，微模块数据中心的部署量已从 2013 年的 300 套增长到 4500 套，相当于 5 万多个 20A机架规模，预模块数据中心完成 9100 个 40A 整机柜的部署，相当于1.8 万个 20A 标准机柜，模块化数据中心累计完成约 7 万个标准机架的部署，容纳服务器能力超过 100 万台。运行 6 年来安全稳定，平均PUE 下降 0.2-0.4，运行成本降低 20%-40%，节能降支效果非常明显，对数据中心产业模块化、绿色化具有很强的带动和引领作用。

持续的新建与改造数据中心，刺激了光模块市场需求，光模块市场规模不断扩大。40G 和 100G 正逐渐广泛应用，400G 研发量产提速。作为数据中心交换机互联技术，光模块经历了 10G->40G->100G 的变迁，目前新建或改造数据中心较多的应用 40G 和 100G 光模块。同时，为抢占市场先机，各厂商加快 400G 光模块的研发速度。

（图为Finisar展示400G光模块）

在 2018 年美国 OFC 光纤通讯展览会上，包括海信宽带、光迅科技、Finisar、Mellanox、旭创科技等在内，超过10 家公司对 400G 光模块进行了现场的展示。目前，部分公司已经将400G 光模块送样测试，且具备量产能力。预计 2019 年 400G 光模块将规模化部署。

二、400G光模块市场前景

作为数据中心400G光模块的解决方案，目前两大主流的封装形式是OSFP和QSFP-DD。OSFP和QSFP-DD同样在电接口上提供了8个传输通道，支持25GBaud波特率的PAM4信号（50Gb/s），因此可以实现8x50Gb/s=400Gb/s的信号传输。

OSFP的尺寸比QSFP-DD稍微宽一些，也更长一些，因此占用了交换机更多的PCB表面面积。在交换机每1U面板上OSFP可布置32个端口，而QSFP-DD的则可以布置36个端口。因此从交换机带宽能力上讲，选用QSFP-DD可以多出4个端口。而且QSFP-DD还有与QSFP和QSFP28的向后兼容性。从这两点上来看，QSFP-DD的未来似乎更加光明。然而更小尺寸的QSFP-DD封装形式，对于模块的设计要求更高，这就对模块内部的器件封装，模块的性能，功耗，良率都提出了更高的要求，从而可能会导致模块成本的升高。目前不同的客户群体对两种封装的模块均有需求，还难以看出哪种封装更具有绝对性的优势。

（图为万兆通400G QSFP28 CWDM4光模块）

在未来的400G光模块市场，谁能率先“抢滩登陆”，谁就能把握先机，先入为主。为了满足不同客户的需求，400G QSFP-DD和OSFP模块系列产品的开发工作已在进行。相信不久的将来，400G 光模块将会迎来温暖的“春天”。

近日，思科公司为其Nexus系列以太网交换机增加四款400GbE型号，并宣布将在年内进行现场测试，预计明年上半年正式发售。博通也发布了400G PAM-4 PHY芯片BCM87400。看来，400G的时代即将来临。

一、思科最新Nexus400G交换机

思科公司数据中心业务总经理，高级VP Roland Acra表示，思科的400G交换机不仅仅为客户提供了更高的速率，还为客户带来了强大功能。包括超快策略，分段和白名单，数据包的实时可视，数据流和事件，面向大数据和机器学习工作负载的智能缓冲，以及能够按需优先调度关键流量等功能，以满足现代数据驱动型工作负载和云环境的需要。这些400G型号也延续了Nexus交换机的超快策略，分隔化，实时数据包可视性等诸多特性。

思科的400GbE交换机包括：

1. Nexus 9316D-GX，1RU，16端口交换机，可以很好适合应用中心架构ACI的脊型应用；

2. Nexus 93600CD-GX，1RU，28端口100GbE和8端口400GbE，支持脊叶架构的叶形应用；

3. Nexus 3408-S，4RU,8插槽，支持128个端口100GbE或者32端口400GbE；

4. Nexus 3432D-S，1RU，32端口 10/40/100/400GbE，和扇出的2x200GbE和4x50/100GbE；

思科新推出的 Nexus 交换机为客户使用 400G 提供了最全面且可定制的方法。其具备的优势包括：

专为要求最苛刻的环境而构建：全新的 400G 交换机用于提供 Nexus 交换机产品组合赖以成名的强大功能，并以全线速运行。该功能包括用于提供更深入的应用可视化、实时分析和故障排除能力的高级遥测功能，以及专门针对横向扩展应用流量进行调整的智能缓存功能。此外，客户还可以将交换机与思科领先的以应用为中心的基础设施（ACI）、Tetration 和网络保障引擎（Cisco Network Assurance Engine）相集成。这将帮助他们进一步提高应用敏捷性，提高数据中心安全性和自动化能力，将 400G 功能带入基于意图的网络。 

专为提供客户选择和出色灵活性而设计：灵活的部署选项能够支持各种规模的公司轻松满足其特定需求和工作负载。无论是互联网公司，高密度运行或基于意图的网络，亦或是专门使用的应用，客户都可以选择最适合的选项以满足他们的需求。

持久耐用： 思科与合作伙伴及第三方机构积极合作，推动 400G 实现标准化和可互操作性。思科在最近的 400G 行业互操作性测试中，与互联和测试解决方案合作伙伴合作，针对 400G 展示了经济高效的 100G lambda 光学模块。

思科将在 2018 年 12 月开始与客户进行早期现场试验（EFT），并为 IT 机构提供规划时间以尽快启动试验。全新的思科 Nexus 交换机将于 2019 年上半年全面上市。

二、博通400G PAM-4 PHY芯片

同时，继之前宣布其12.8Tbps TomaHawk 3 400GbE交换芯片进入全面量产后，博通又于11月8日推出了其针对数据中心和云架构的7nm工艺400G PAM4PHY芯片BCM87400。该芯片基于博通最新的7nm Centenario 112G PAM-4 DSP平台，提供第一流的400G 8:4 gearbox和低功耗性能，确保超级数据中心和云网络的400GbE 链路部署。

BCM87400系列器件具有业界最高性能和最低功耗的单芯片400GbE PAM4 PHY收发器平台能力，在DR4/FR4/LR4光学链路中可驱动基于56Gbaud的112 Gb/s PAM4四通道。在400GbE模式中，BCM87400可将系统端的53 Gb/s (基于26-Gbaud PAM4)八通道转化为106 Gb/s（基于53Gbaud PAM4）四通道。BCM87400的出现充实了市场领先的PAM4 PHY技术平台，并率先向业界演示基于7nm CMOS工艺运作的400G PAM-4 PHY收发器有效案例。

BCM87400型号更多特征包括：

1、“业界领先”的DSP性能和功率，使得DR4/FR4光模块满足IEEE标准和MSA规范。

2、支持传统交换机应用的DR/FR光模块

3、客户侧接口符合CEI-28G / 56G LR规范，可支持长距离（LR）通道

4、符合IEEE 802.3bs标准KP4和端到端FEC旁路运作

5、一种可支持多个光学前端，例如EMLDML和硅光子的PAM4架构

6、采用28-Gbaud PAM4 和NRZ SerDes架构，可优化博通交换机ASICs和ASSPs的互操作性。

 应用领域：

1、超大云数据中心网络

2、有线基础设施

3、400Gb/s QSFP-DD/PSFP光模块

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