ECOC 2025 技術焦點：400G/Lane 將如何重塑下一代資料中心市場

前言

隨著 AI 與高效能運算推動資料中心進入前所未有的規模，傳輸速率的提升成為產業的核心驅動力。從 100G/lane、200G/lane 到即將到來的 400G/lane，每一次速率的跨越都代表架構、封裝與元件設計的深刻變革。

在 ECOC 2025 上，Coherent 介紹了 400G 單通道速率對資料中心設計的影響，並探討了相關的調變器、光接收端、鏈路設計與系統挑戰。

內容

1. 為什麼需要 400G/Lane？

• 簡化架構：更少的 lanes 就能達到更高的總傳輸速率，減少封裝複雜度與連接器需求。

• 提升模組密度：減少 I/O pin 數，釋放交換晶片與模組的布線空間。

• 成本與可靠性優勢：降低多通道平行設計的功耗與誤碼風險。

2. 系統挑戰

• 電氣傳輸限制：

  • 在 100G/lane 已出現嚴重的訊號衰減（0.5 dB/inch）。

  • 400G/lane 幾乎無法依靠銅線長距離傳輸，必須轉向光學解決方案。

• 色散與鏈路預算：400G 帶來更嚴格的色散補償需求，降低了 SNR 與設計裕量。

• 標準化需求：可能需要重新定義誤碼率（BER）、延遲（latency）、線性度等系統指標。

3. 調變器技術選擇

Coherent 對比了不同材料的調變器：

• 矽光子 MZM (Mach-Zehnder)

  • 穩定成熟，但尺寸較大，佔用封裝空間。

  • 驅動電壓需求偏高。

• 薄膜鋰鈮酸鹽 (TFLN)

  • 高頻寬、低驅動電壓。

  • 製程與集成仍有挑戰。

• 磷化銦 (InP) 調變器

  • 頻寬佳，但整合度較差。

    👉 結論：400G/lane 可能需要 MZM + TFLN/InP 的混合策略，依場景取捨。

4. 接收端與探測器 (PD + TIA)

• 挑戰：高頻寬 PD 本身不足，需要與 TIA 共同優化才能達成鏈路規格。

• 現況：已有 >90 GHz 的 PD 展示，但需與 TIA 匹配才能真正支援 400G/lane。

5. 鏈路表現與系統設計

• 延遲 (Latency)：對部分 AI 應用至關重要，需在架構設計時優先考量。

• 誤碼率 (BER)：可能需比現有標準更嚴格，才能確保 AI 訓練/推理的穩定性。

• 等化 (Equalization)：已能在實驗中實現 200G over 60km fiber；推廣到 400G 仍需額外補償。

• 封裝與連接器：

  • 現有高密度連接器僅支援到 200G。

  • 400G 需要新的 socket 與高頻連接方案，同時解決高熱功耗散的問題。

6. 產業影響

• 對資料中心市場的改變：

  • 更高頻寬密度：400G/lane 使 3.2T、6.4T、甚至 12.8T 光模組成為可能。

  • 新競爭指標：未來競爭不僅是速率，還包括 延遲、能效、封裝尺寸。

  • 電子瓶頸：演講者強調，光學元件準備度已高於電子電路，真正的挑戰在於電子訊號完整性與封裝。

總結

Coherent 在 ECOC 2025 提出的觀點揭示了 400G/lane 的重要性：

1. 必然趨勢：銅纜無法支撐，光學傳輸將成為唯一選擇。

2. 技術挑戰：需要在調變器材料、PD+TIA 共優化、連接器與封裝設計上取得突破。

3. 市場影響：400G/lane 將推動下一波 T 級光模組（3.2T、6.4T 以上），並重新定義資料中心的競爭指標。

整體來看，400G/lane 不僅是一個速率升級，而是一次 系統級的轉折點，將深刻影響下一代資料中心的架構與市場格局。