ECOC 2025 技術焦點：Coherent 在光學元件、模組與共封裝光學的最新進展

前言

在 2025 年歐洲光通信會議（ECOC 2025）上，Coherent 的 CTO Julie Yang 分享了公司在資料中心及資料中心互連（DCI）相關的光學元件與子系統最新進展。演講涵蓋了可插拔式光模組、共封裝光學（CPO）、光交換技術、長距離互連、以及新興的量子密鑰分發（QKD）。

在當前 AI 驅動的資料中心架構中，**scale-up（內部 XPU 高速互連）與scale-out（跨節點擴展）**需求急遽增加，光互連的角色越來越關鍵。Coherent 的研發策略也體現出光學技術從傳統 Datacom 擴展到 AI 工廠與超大規模運算的全方位應用。

內容

1. 資料中心網路架構：Scale-Up 與 Scale-Out 的挑戰

• Scale-Out（跨節點）： 已廣泛採用光互連，距離涵蓋 10 公尺到 10 公里，需兼容不同設備並保持高靈活性，因此可插拔式光模組仍為主流。

• Scale-Up（機內 XPU 間）： 傳統上以銅纜為主，但隨著速率提升到 200G、400G 以上，銅纜的傳輸距離與功耗成為瓶頸。這一區域更看重密度、功耗與成本，因此 CPO、NPO、CIO 等嵌入式光學方案逐漸浮現。

2. 可插拔式光模組的發展路線圖

Coherent 強調可插拔模組依然有長遠發展空間：

• 提升單通道速率： 已展示 200G VSCEL、SiPh 與 InP 解決方案，並推進至 400G。

• 增加通道數： OIF 正推動高密度介面，支援 16/32/64 lanes，每通道達 400G，可對應 3.2T、6.4T、甚至 25.6T。

• 優勢： 多供應商標準化生態系、延後架構決策、易於維護。

3. 共封裝光學（CPO）的兩大技術路徑

• VSCEL-based CPO：

  • 成本低、功耗可達 1 pJ/bit。

  • 適合短距離應用，Coherent 曾與 IBM 及 ARPA-E 合作展示。

  • 缺點是需克服高溫環境下的可靠度挑戰。

• Silicon Photonics-based CPO：

  • 搭配 InP 外部雷射源（ELS），具高可靠性與中長距離能力（>500m）。

  • 與單模 1.3µm 光交換技術相容，適合未來光電路交換架構。

  • 缺點在於 400G 通道速率挑戰，可能需引入 InP 或薄膜鋰鈮酸鹽調變器。

4. 光電路交換（OCS）的新應用

• 優勢： 靈活性、網路重組能力、故障容錯。

• 技術特色： Coherent 採用液晶技術，無機械移動元件，已展示 64×64 到 320×320 配置。

• 市場預估： 到 2030 年達 20 億美元。

5. 資料中心互連（DCI）與傳輸網路

• 需求背景： AI 工作負載需跨資料中心分散，驅動 400G、800G、1.6T ZR/ZR+ 光模組。

• 技術策略：

  • InP： 高功率輸出（如 L-band 零 dBm 無需 EDFA）、適合嚴苛光電規格。

  • SiPh： 成本優勢，整合度高，適合符合規格的應用場景。

• 多光纖對（multi-rail）挑戰：

  • ILA hut 空間與功耗限制，需同時增加 10 倍以上容量。

  • Coherent 透過高效泵浦雷射、堆疊封裝、整合式動態增益均衡器等方式優化。

6. 量子密鑰分發（QKD）的新嘗試

• 預期 2030 年傳統加密可能被量子電腦破解。

• Coherent 與 Qubit、HPE、Juniper、Liberty Global 合作，展示可插拔 QSFP-QKD，首次將 QKD 壓縮到模組插槽大小，實現與流量並行傳輸。

總結

Coherent 在 ECOC 2025 的演講揭示了光互連技術的多路並進：

• 可插拔模組依然是市場主流，並將持續推進到 400G/lane 與多通道設計。

• CPO 技術則在 scale-up 場景中逐步落地，VSCEL 與 SiPh 兩大技術並行。

• 光電路交換展現 AI 資料中心對動態網路結構的需求，市場規模快速成長。

• DCI 與多光纖挑戰反映了跨資料中心 AI 工作負載帶來的新壓力。

• QKD 則代表超前部署，為未來網路安全預作準備。

整體來看，AI 驅動的流量成長正加速推動光互連創新，從短距離到長距離、從模組到交換器，Coherent 的研發策略展現了跨世代的全面布局。