1 什么是400G光模塊？智算時代的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)脈絡(luò)

400G光模塊是一種實現(xiàn)400Gbps高速傳輸?shù)?a target="_blank">光電轉(zhuǎn)換器件，它通過先進調(diào)制技術(shù)將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，在光纖中完成數(shù)據(jù)傳遞后，再還原為電信號輸出。作為數(shù)據(jù)中心、5G承載網(wǎng)和AI算力集群的核心連接樞紐，400G光模塊不僅帶寬較100G/200G模塊提升4倍，還具備更高集成度和更低比特能耗，支撐著“東數(shù)西算”、大模型訓練等場景的海量數(shù)據(jù)流通。

在技術(shù)演進上，400G光模塊采用PAM4（四電平脈沖幅度調(diào)制）技術(shù)突破傳統(tǒng)NRZ調(diào)制的物理限制，通過8通道×50Gbps或4通道×100Gbps的并行傳輸實現(xiàn)400Gbps總速率。根據(jù)LightCounting報告，預計2026，400G光模塊年將占據(jù)數(shù)據(jù)中心光模塊市場60%以上份額。

2 核心原理：光電轉(zhuǎn)換的科技突破

400G光模塊通過三重技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)高速率與低功耗的平衡：

PAM4調(diào)制技術(shù)：采用四電平脈沖幅度調(diào)制，每個符號周期傳輸2比特數(shù)據(jù)，將單通道速率從25Gbps（NRZ時代）提升至50Gbps或100Gbps，頻譜效率翻倍。但PAM4信號更易受干擾，需配合前向糾錯（FEC） 技術(shù)保障誤碼率低于1E-12。

多通道并行架構(gòu)：主流方案包含兩種組合：

8×50G PAM4：如400G-SR8/FR8

4×100G PAM4：如400G-SR4/DR4/LR4

集成化光電設(shè)計：應(yīng)用硅光技術(shù)（Silicon Photonics）將激光器、調(diào)制器、探測器單片集成，體積縮小40%；同時采用薄膜鈮酸鋰調(diào)制器（Thin-Film LiNbO?）支持-40℃至85℃寬溫工作，適應(yīng)嚴苛數(shù)據(jù)中心環(huán)境。

3 應(yīng)用場景

AI算力集群：400G-FR4模塊構(gòu)建GPU服務(wù)器間RoCE無損網(wǎng)絡(luò)，時延降至0.5μs，支撐千卡集群訓練7。

城域互聯(lián)（DCI）：400G-ZR相干模塊實現(xiàn)80km無中繼傳輸，某運營商部署后成本降低60%37。

骨干網(wǎng)升級：如中興通訊全球首條400G“東數(shù)西算”鏈路（北京-內(nèi)蒙古），采用400G QPSK技術(shù)，帶寬提升4倍，單比特能耗降65%2。

4 市場價格分析：從數(shù)千到數(shù)萬元

400g光模塊價格呈現(xiàn)顯著分層，主要受傳輸距離和技術(shù)復雜度影響：

短距型號（SR8/DR8/SR4/DR4）：適用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部（≤2km）,例如400G-SR8多模模塊約1500元，400G-DR4約5000元,具體格局每個廠家的芯片及方案會有所不同。

長距相干模塊（ZR/ZR+）：支持80-120km城域互聯(lián)，因需集成相干DSP和高功率激光器，價格躍升至數(shù)萬元/只。

成本優(yōu)化趨勢：隨著規(guī)模化量產(chǎn)，QSFP-DD封裝模塊價格年均降幅達15%-20%。2025年主流廠商400G-LR4價格已下探至萬內(nèi)。

5 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)解讀

工作頻率：400G光模塊的電信號基礎(chǔ)頻率為53.125GHz（對應(yīng)53Gbps PAM4）。通過Gearbox芯片將兩路信號復用到單通道后，光信號頻率提升至106.25GHz（如400G-DR4）19。

波分復用：以400G-LR4為例，采用4個CWDM波長（1271/1291/1311/1331nm），每波長承載106.25Gbps信號，經(jīng)復用器耦合進單纖傳輸9。

功耗控制：先進DSP工藝使典型功耗降至10-14W，較早期產(chǎn)品降低35%。例如QSFP-DD LR4模塊約12W，OSFP封裝因散熱優(yōu)勢可支持更高功率。

6 400G與800G光模塊的對比

具體應(yīng)用場景包括：

AI算力集群：構(gòu)建GPU服務(wù)器間RoCE無損網(wǎng)絡(luò)，時延降至0.5μs，支撐千卡集群訓練。

城域互聯(lián)（DCI）：實現(xiàn)無中繼傳輸，降低部署成本。

骨干網(wǎng)升級：國家級算力樞紐互聯(lián)，實現(xiàn)帶寬成倍躍升與單比特能耗的顯著優(yōu)化。

7 未來展望：向更高速率持續(xù)演進

盡管1.6T光模塊已進入標準制定階段，400G仍將在未來三年占據(jù)主流：

多場景滲透：依托CPO共封裝技術(shù)，將光引擎與ASIC芯片間距縮短至5mm，進一步優(yōu)化能效比

智能化運維：集成BERT功能與ML算法，實現(xiàn)故障預測準確率>90%

超長距突破：業(yè)界已實現(xiàn)400G QPSK信號的超遠距離傳輸，單纖承載容量獲得跨越式提升。

對于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)升級，建議重點關(guān)注模塊兼容性、能效比及全生命周期成本，把握400G技術(shù)帶來的數(shù)字化轉(zhuǎn)型機遇。

審核編輯 黃宇