在數(shù)字化浪潮中，隨著 AI 和云計(jì)算的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)流量呈爆炸式增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球 IP 流量在 2023 年已達(dá)到每秒 40ZB，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率提出了極高要求。傳統(tǒng) 100G 光模塊已難以滿足日益增長的需求，數(shù)據(jù)中心正加速向 400G 及以上速率升級(jí)。在這一技術(shù)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，OSFP（Octal Small Formfactor Pluggable）光模塊憑借其卓越的性能和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，成為超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算中心的首選互連方案。?

一、OSFP 的基本定義與核心特性?

（一）名稱解析?

OSFP，即 Octal Small Formfactor Pluggable，其中 “Octal” 代表八通道設(shè)計(jì)，這是其區(qū)別于傳統(tǒng)四通道 QSFP 模塊的顯著特征；“Small Formfactor” 意味著緊湊型封裝，在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效功能；“Pluggable” 強(qiáng)調(diào)了熱插拔特性，方便設(shè)備在運(yùn)行過程中進(jìn)行模塊更換與維護(hù)。?

（二）物理尺寸與帶寬密度?

OSFP 光模塊的物理尺寸為 100.4×22.5×13 mm3，相較于 QSFP 封裝略大。然而，其單位面積提供的帶寬密度卻顯著提升。這種尺寸優(yōu)化使得單臺(tái)交換機(jī)能夠部署更多的高速端口，完美契合現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心高密度部署的需求，為數(shù)據(jù)中心節(jié)省了寶貴的空間資源，提升了空間利用效率。?

（三）技術(shù)架構(gòu)與數(shù)據(jù)傳輸?

從技術(shù)架構(gòu)層面來看，OSFP 通過八通道電氣接口實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。在 400G 版本中，采用 8×50G PAM4 調(diào)制技術(shù)，而 800G 版本則運(yùn)用 8×100G PAM4 調(diào)制技術(shù)。每個(gè)通道獨(dú)立工作，通過光纖并行傳輸數(shù)據(jù)，最終聚合形成 400G 或 800G 的總帶寬。這種并行傳輸架構(gòu)極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，減少了傳輸延遲，為大數(shù)據(jù)量的快速傳輸提供了有力保障。?

（四）引腳設(shè)計(jì)?

OSFP 的引腳設(shè)計(jì)采用上下雙排布局，與 QSFP 的單排設(shè)計(jì)截然不同。這種獨(dú)特設(shè)計(jì)不僅支持更高的信號(hào)密度，能夠在有限的空間內(nèi)傳輸更多信號(hào)，還為電源和接地專門設(shè)置了引腳，增強(qiáng)了信號(hào)完整性，減少了信號(hào)干擾，確保數(shù)據(jù)在高速傳輸過程中的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。?

二、OSFP 的封裝設(shè)計(jì)與技術(shù)優(yōu)勢****?

（一）散熱創(chuàng)新****?

1. 頂部帶散熱片設(shè)計(jì) ：散熱問題在高速光模塊中至關(guān)重要。OSFP 模塊提供了頂部帶散熱片式和平頂式兩種設(shè)計(jì)方案。頂部帶散熱片設(shè)計(jì)集成了金屬散熱器，通過增大表面積的方式，顯著提升了散熱效率，可將模塊工作溫度降低 15 - 20%。這種設(shè)計(jì)專為高功率風(fēng)冷交換機(jī)量身定制，能夠有效解決高功率設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的大量熱量問題，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。?
2. 平頂式設(shè)計(jì) ：平頂式設(shè)計(jì)則針對(duì)空間受限的環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化，例如 GPU 服務(wù)器和液冷系統(tǒng)。其扁平化結(jié)構(gòu)便于在有限的垂直空間內(nèi)安裝，雖然自身散熱能力相對(duì)較弱，但可依賴系統(tǒng)級(jí)散熱解決方案，在空間有限的情況下實(shí)現(xiàn)高效散熱與設(shè)備安裝。?

（二）可擴(kuò)展性****?

可擴(kuò)展性是 OSFP 的一大突出優(yōu)勢。同一 OSFP 封裝能夠支持從 400G、800G 乃至 1.6T 的速率演進(jìn)。早在 2025 年，就有企業(yè)聯(lián)合推出 1.6T OSFP - XD 模塊，該模塊采用 O 波段相干技術(shù)，傳輸距離可達(dá) 20 公里，為分布式數(shù)據(jù)中心互連樹立了新的標(biāo)桿。這種可擴(kuò)展性使得數(shù)據(jù)中心在未來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)時(shí)，無需大規(guī)模更換硬件設(shè)備，降低了升級(jí)成本和復(fù)雜性，保護(hù)了前期投資。?

（三）能耗管理****?

在能耗管理方面，OSFP 表現(xiàn)出色。相較于傳統(tǒng) CFP8 方案，OSFP 功耗降低了 40%。以 800G OSFP 模塊為例，其典型功耗為 13.5 - 15W，通過優(yōu)化的信號(hào)處理和電源管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了能效的重大突破。這不僅有助于降低數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營成本，減少能源消耗，還符合當(dāng)前全球倡導(dǎo)的綠色環(huán)保理念。?

三、OSFP 的分類與應(yīng)用場景?

（一）協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)分類?

按協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)劃分，OSFP 光模塊最常用的有以下幾種種類型：?

1. [400G SR****4]：采用多模光纖，傳輸距離在 70 - 100 米，適用于短距離高速數(shù)據(jù)傳輸場景。?
2. 400G DR4 ：使用單模光纖，支持 500 米的傳輸距離，可滿足一定距離的數(shù)據(jù)傳輸需求。?
3. 400G FR4 ：能夠支持 2 公里的中距傳輸，適用于中等距離的數(shù)據(jù)中心間連接。?
4. 400G LR4 ：傳輸距離可達(dá) 10 公里，適用于長距離應(yīng)用場景。?
5. [800G SR****8]：采用多模光纖，傳輸距離在50 - 100 米，適用于短距離高速數(shù)據(jù)傳輸場景。?
6. [800G DR****8]：最新的 800G DR4 將傳輸距離擴(kuò)展至 100 米 / 500 米，進(jìn)一步提升了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x范圍。?

（二）應(yīng)用場景?

1. 數(shù)據(jù)中心機(jī)架內(nèi)連接 ：OSFP - SR8 主要用于數(shù)據(jù)中心機(jī)架內(nèi)連接。通過多模光纖和 VCSEL 激光器，實(shí)現(xiàn)了低成本的短距傳輸，特別適用于交換機(jī)到服務(wù)器的互聯(lián)，能夠在機(jī)架內(nèi)部快速、穩(wěn)定地傳輸數(shù)據(jù)。?
2. 數(shù)據(jù)中心間互連 ：OSFP - DR4/FR4 應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心間互連。采用單模光纖和 EML 激光器，支持 500 米至 2 公里的距離，能夠滿足數(shù)據(jù)中心樓宇間連接的需求，保障數(shù)據(jù)在不同數(shù)據(jù)中心之間的可靠傳輸。?
3. 高性能計(jì)算（HPC）領(lǐng)域 ：在高性能計(jì)算領(lǐng)域，OSFP 發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它能夠?qū)崿F(xiàn) HPC 集群的高速互聯(lián)，提供超低延遲的數(shù)據(jù)傳輸，為大規(guī)模科學(xué)計(jì)算、工程模擬等應(yīng)用提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持；同時(shí)，用于構(gòu)建存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN），支持高帶寬存儲(chǔ)訪問，加速 AI 訓(xùn)練等數(shù)據(jù)密集型任務(wù)。例如，800G OSFP 可減少 50% 的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，極大地提高了計(jì)算效率。?
4. 分布式數(shù)據(jù)中心場景 ：在分布式數(shù)據(jù)中心場景中，OSFP 同樣表現(xiàn)卓越。其具備的 20 公里傳輸能力支持跨園區(qū)資源池化，為 5G 邊緣計(jì)算和云游戲等應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施保障，能夠?qū)崿F(xiàn)不同園區(qū)之間的數(shù)據(jù)快速交互與共享。?

四、OSFP 的技術(shù)演進(jìn)與行業(yè)趨勢****?

（一）速率升級(jí)路線****?

OSFP 的速率升級(jí)路線十分清晰。第一代 400G OSFP 于 2019 年實(shí)現(xiàn)商用，采用 8×50G PAM4 技術(shù)；到了 2023 年，800G OSFP 成為市場主流，采用 8×100G PAM4 技術(shù)；進(jìn)入 2025 年，1.6T 時(shí)代開啟，通過硅光集成和相干技術(shù)實(shí)現(xiàn)了新的突破。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，OSFP 有望向更高速率邁進(jìn)。?

（二）激光器技術(shù)演進(jìn)****?

激光器技術(shù)正沿著雙重路線演進(jìn)：?

1. EML 方案 ：EML 方案成熟度較高，在 800G DR8 中采用 8 顆 100G EML 激光器，能夠提供穩(wěn)定可靠的光信號(hào)輸出。?
2. 硅光方案 ：硅光方案具有明顯的成本優(yōu)勢，通過雙激光器驅(qū)動(dòng) 8 通道，功耗降低了 30%。預(yù)計(jì)到 2025 年，單激光器硅光方案將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，屆時(shí)將進(jìn)一步降低成本，提高市場競爭力。?

（三）封裝技術(shù)演進(jìn)****?

封裝技術(shù)也在不斷發(fā)展，從傳統(tǒng)可插拔向共封裝演進(jìn)：?

1. 傳統(tǒng)可插拔 OSFP ：目前，傳統(tǒng)可插拔 OSFP 仍是市場主流，其具有安裝方便、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。?
2. LPO（線性直驅(qū)）技術(shù) ：LPO 技術(shù)去除了 DSP 芯片，功耗降低了 50%，但傳輸距離受到一定限制，適用于短距離傳輸場景。?
3. CPO（光電共封裝） ：CPO 將光引擎與交換機(jī)芯片集成，適用于未來 1.6T 以上的高速率場景，能夠有效提高系統(tǒng)性能，降低功耗和成本。?

（四）新一代封裝標(biāo)準(zhǔn)****?

OSFP - XD 作為新一代封裝標(biāo)準(zhǔn)，尺寸相較于傳統(tǒng) OSFP 增加了 20%，卻實(shí)現(xiàn)了 400% 的通信密度提升。它支持 3nm DSP 芯片集成，為 1.6T 傳輸?shù)於嘶A(chǔ)，為未來高速網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供了更強(qiáng)大的技術(shù)支持。?

（五）O 波段相干技術(shù)應(yīng)用****?

行業(yè)內(nèi)眾多企業(yè)正在積極推動(dòng) O 波段相干技術(shù)在 OSFP 中的應(yīng)用。通過精簡相干架構(gòu)，在保持 20 公里傳輸距離的同時(shí)，降低了 50% 的功耗和成本，提高了傳輸效率和經(jīng)濟(jì)效益，為長距離、高速率數(shù)據(jù)傳輸提供了更優(yōu)的解決方案。?

五、OSFP 的市場應(yīng)用與生態(tài)支持****?

（一）全球市場競爭格局****?

全球市場競爭格局呈現(xiàn)多元化態(tài)勢。國際上有諸多知名企業(yè)在 OSFP 領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位，國內(nèi)廠商也在加速技術(shù)突破，不斷縮小與國際先進(jìn)水平的差距。同時(shí)，新銳企業(yè)在新興技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)活躍，為市場帶來了新的活力和競爭。?

（二）應(yīng)用場景擴(kuò)展****?

1. 數(shù)據(jù)中心 ：數(shù)據(jù)中心是 OSFP 的主要應(yīng)用領(lǐng)域，占據(jù)了 70% 的市場份額，尤其是超大規(guī)模云數(shù)據(jù)中心對(duì) OSFP 光模塊的需求巨大，用于滿足其海量數(shù)據(jù)的高速傳輸與交換需求。?
2. 電信領(lǐng)域 ：在電信領(lǐng)域，OSFP 應(yīng)用于 5G 回傳網(wǎng)絡(luò)，能夠支持毫米波高帶寬需求，保障 5G 網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行和高速數(shù)據(jù)傳輸。?
3. AI 算力網(wǎng)絡(luò) ：AI 算力網(wǎng)絡(luò)成為 OSFP 新的增長點(diǎn)，800G OSFP 在 GPU 集群互聯(lián)中不可或缺，為 AI 訓(xùn)練和推理提供了高速、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸通道，加速了 AI 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。?

（三）生態(tài)系統(tǒng)支持****?

1. 硬件支持 ：眾多硬件廠商對(duì) OSFP 提供了全面支持。例如，英偉達(dá)的 Quantum 交換機(jī)全面兼容 OSFP 光模塊，博通的 Tomahawk 5 芯片組提供原生 OSFP 接口，為 OSFP 的廣泛應(yīng)用提供了硬件基礎(chǔ)。?
2. 產(chǎn)品拓展 ：有廠商推出 OSFP 有源銅纜，將 OSFP 技術(shù)拓展至銅纜互連場景，豐富了 OSFP 的應(yīng)用形式，滿足了不同場景下的網(wǎng)絡(luò)連接需求。?

（四）技術(shù)創(chuàng)新解決挑戰(zhàn)****?

光模塊廠商通過不斷創(chuàng)新來解決技術(shù)難題。例如，雙排透鏡技術(shù)，有效解決了 800G SR8 光纖扭曲導(dǎo)致的信號(hào)劣化問題，將插損降低 3dB；還有優(yōu)化硅光耦合工藝，顯著提升了 1.6T 模塊的量產(chǎn)良率，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。?

（五）未來發(fā)展預(yù)測****?

隨著 2025 年成為 1.6T 光模塊商業(yè)化元年，OSFP 技術(shù)將持續(xù)演進(jìn)。行業(yè)預(yù)測顯示，到 2026 年，50% 的新建數(shù)據(jù)中心將采用 800G 及以上 OSFP 技術(shù)；硅光方案在 1.6T 市場占比將超過 40%；LPO 技術(shù)將在短距場景廣泛部署。OSFP 光模塊將在未來五年持續(xù)引領(lǐng)高速互連技術(shù)發(fā)展，全球頂尖數(shù)據(jù)中心正在積極部署以 OSFP 為基礎(chǔ)的 AI 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以滿足大模型訓(xùn)練等對(duì)海量數(shù)據(jù)交換的需求。?

在當(dāng)前數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，無論是規(guī)劃 400G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，還是為未來 1.6T 升級(jí)做準(zhǔn)備，深入理解 OSFP 技術(shù)原理和演進(jìn)路線都具有至關(guān)重要的意義，它將為數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐，助力行業(yè)在高速發(fā)展的數(shù)字時(shí)代搶占先機(jī)。

審核編輯 黃宇