ECOC 2025 技術焦點：Marvell 談 Coherent Lite 技術與市場前景

前言

隨著資料中心進入 AI 驅動的新時代，傳統 IMDD (Intensity Modulation Direct Detection) 技術逐漸面臨速率與距離的瓶頸，而全相干 (Full Coherent) 技術雖然強大，但成本與功耗過高。

介於兩者之間的 Coherent Lite 應運而生，目標是以 低成本、低功耗、低延遲 的設計，填補 2–20 公里 之間的應用空缺。Marvell 在 ECOC 2025 上發表了對 Coherent Lite 技術的觀察，涵蓋技術基礎、應用場景、市場預測與標準化進展。

內容

1. 資料中心與跨資料中心的光連接需求

• 資料中心內 (Intra-DC)

  • 以 IMDD 為主，2024 年出貨超過 6000 萬顆光模組。

  • 主要需求：低成本、低功耗、低延遲，典型應用距離 <10 km。

  • 代表技術：800G PAM4。

• 跨資料中心 (Inter-DC)

  • 以全相干 (Coherent) 為主，2024 年僅約 100 萬埠出貨。

  • 主要需求：高頻譜效率、長距離 (100 km 以上)。

  • 代表技術：400ZR → 800ZR → 1.6ZR。

👉 問題：當速率推進至 1.6T / 3.2T，IMDD 的有效傳輸距離急劇縮短（800G 可到 10 km，但 1.6T 僅剩 ~2.5 km），而相干方案功耗與成本過高，中間出現 技術缺口。

2. Coherent Lite 的定位

• 核心價值：在短距離 (<20 km) 場景中，以簡化版相干技術取代 IMDD，兼具成本效益與擴展性。

• 四大技術支柱：

  1. 低功耗 DSP

     • 僅需最小化色散補償與簡化均衡器。

     • 對偏振追蹤 (SOP tracking) 要求降低。

  2. 失真與雜訊補償

     • 包含 Tx/Rx IQ impairments mitigation。

  3. 低延遲 FEC

     • 使用簡化外碼 (如 KP4) + 輕量內碼 (BCH/Hamming)。

  4. 低成本模組設計

     • 利用 O-band 雷射，降低頻率精度需求。

     • 建立更靈活的光電供應鏈。

3. 實際案例：Marvell 1.6T Coherent Lite DSP

• 架構：支援 800G–1.6T，可搭配 O-band 矽光子 PIC。

• 特色：

  • 集成驅動器，降低 BOM 成本。

  • 低功耗 (< GPU 功耗 5–10%)。

  • 支援 2–40 km 傳輸。

• 展示：Marvell 在 ECOC 2025 展出實機 Demo，強調其延遲與功耗優勢。

4. 主要應用場景

1. AI Campus 網路 (10–20 km)

   • 連接多棟 AI 機房。

   • 支援 6.4T → 25T 的可擴展架構。

   • 預期為 高出貨量場景。

2. OCS (Optical Circuit Switching) 架構

   • 需 2–10 km 傳輸，鏈路預算 6–8 dB。

   • 與 emerging AI fabric 技術配合，潛力大。

3. FR (2 km 級)

   • 功耗與成本最敏感的場景。

   • 超過 1.6T 後，Coherent Lite 有望取代 IMDD。

5. 市場預測

• 800G Coherent Lite：目前以 LR (10–20 km) 應用為主。

• 1.6T Coherent Lite：2027~2028 年逐步落地，出貨量有望超越 IMDD LR。

• 3.2T 之後：成為 高容量 AI 資料中心的主要技術之一，市場預估將在 2028 後快速放大。

6. 標準化進展

• OIF：正在推動 1.6T Coherent Lite (1600CL) 標準化，與 ZR/ZR+ 平行。

• 技術議題：

  • Symbol rate premium：是否需要比 IMDD 更高的符號率？

  • ETCC (Extended Transmitter Constellation Closure)：作為類似 TDECQ 的新指標，正在 IEEE/ITU-T/OIF 討論。

• 目標：建立與 IMDD 相容的「參考接收器」與測試方法，降低產業導入門檻。

總結

Marvell 在 ECOC 2025 的觀點可歸納為：

1. IMDD 正逐漸失效：速率提升導致有效距離縮短，難以支撐 1.6T / 3.2T。

2. Coherent Lite 填補缺口：以低功耗 DSP、簡化相干技術，支援 2–20 km 的短距離傳輸。

3. 應用廣泛：Campus 網路、OCS 架構、FR 應用皆有潛力。

4. 市場潛力巨大：2028 年後可能在短距離市場取代 IMDD，成為新世代光模組主流。

5. 標準化進行中：OIF 已啟動 1600CL 專案，為 Coherent Lite 建立產業生態。

整體來看，Coherent Lite 並非 IMDD 或全相干的替代品，而是補齊兩者之間的「缺口」。在 AI 資料中心擴張的背景下，它將成為未來 3~5 年內最值得關注的新興技術之一。