OFC2024：关于 LPO 与 LRO
近年来，数据中心技术的进化轨迹中，AI/ML 后端网络的扩张速度超乎我们的预见。今年的 OFC 大会无疑是对这一现象的最佳诠释：规模之宏大，前所未见。
我们的印象中，这一块儿以前是由谷歌来推动的，现在则是由英伟达，因其在 AI 计算方面的主导地位，起到推动光通信等光学技术发展的主要作用。
根据预测，到 2025 年，AI/ML 后端网络的光学需求将与现有庞大的前端网络市场并驾齐驱，很可能在两年之后，后端将超越前端。当然，伴随而来的是对更高速度和更高密度接口的需求。
因此，我们可以看到，用于前端和后端数据中心结构的 800Gb、1.6TB 和未来的 3.2TB 可插拔光收发器，引起了人们的极大兴趣。
去年，线性可插拔光学器件（LPO）的概念引发热议，它是通过将 DSP 从光模块转移至主机 ASIC ，理论上能够大幅的削减功耗和成本。思科等公司已通过数据验证了这一创新带来的效益。但随着时间推移，人们开始关注链路的稳定性和性能诊断等，使得 LPO 的推广热情有所降温。
在此背景下，线性接收光学器件（LRO）作为一种折衷方案进入视野。即在发射端（Tx）使用重定时器（retimer），线性接收器直接驱动到主机 ASIC。这一方案虽然不如 LPO 的功耗或成本友好，但与完全重定时的模块相比，仍然起到了降低模块功耗和一定成本的作用，同时还能为链路提供了一些诊断支持。
在每通道100Gb 速率上，LRO 与LPO 在降低功耗、成本等方面都有很大的优势，但针对 LPO 在单波 200Gbps 速率场景中的可行性，今年的 OFC 大会展开了激烈的讨论，为此专门搞了一个Workshop。从会上的各位专家的报告来看，目前主要有两大阵营:
- Arista和Macom 是 LPO 技术的坚定支持者，他们相信即使在 200Gbps 的速率下，LPO 技术仍然可行。
- Google, Meta, 华为和阿里则是不同的意见。他们认为，为了实现单波200Gbps的速率，就必须引入重定时器，并采用传统的 DSP 方案。通过 DSP 提供强大的链路性能和较高的链路预算，可有效应对链路中的损耗和干扰，等等...。
图：无retimer的LPO, 25dB（C2M），比Retimed Optics需要高11.5dB的SNR
另外，市场上对 LPO 的功耗还是较大的质疑。LPO 方案虽然省去了模块中的串行器/解串器（SerDes）和oDSP的功耗，但由于对链路损耗的要求更为严格，需要在主机端对信号进行补偿，导致主机端SerDes的功耗增加。
我们可以看出虽然 LPO 方案的初衷是为了降低功耗，但在提高信道速率的同时如何继续有效降低功耗，仍是业界面临的一个难题。而这一需求也催生了创新性的冷却技术，比如液体冷却和浸没式冷却，它们通过直接或间接的液体接触散热，可有效缓解高速度、高密度硬件带来的热管理难题。目前据了解各公司正根据自身情况，探索个性化的解决方案。
这里提一下阿里巴巴的谢崇在Workshop上展示的一张 LPO 和400G DR4的PPT。根据PPT内容，LPO在功耗上减少了 50%，在延迟上减少了 100%，在生产成本上减少了 30%。但是，正如谢崇进和会议中的许多其他专家所指出的那样，200Gbps 单通道的 LPO 技术的可行性仍是一个尚未解决的重大行业挑战。
虽然去年的 OFC 大会上，我们就看到了首批支持 200Gbps 单通道技术的光模块亮相。这些初期的解决方案，通过一种类似“gearbox”的设计，实现了与宿主接口 100Gbps 电通道的兼容。尽管一些前沿的采用者可能会选择这种配置的系统和光模块，但长远来看，更理想的方案是宿主与光模块之间直接使用 200Gbps 的电通道进行连接，这将更能发挥 200Gbps 单通道光模块的潜力。
而今年的大会上，我们看到了 200Gbps 单通道速率的光模块种类更加丰富，技术成熟度也比去年的初步演示有了大幅提升。比如说牛B的博通，宣布推出每通道 200 Gbps EML 模块和首款200G/通道垂直腔面发射激光器 VCSEL 模块。
但对于 200Gbps 单通道速率的模块方案，是采用 LPO 还是 LRO？大家可以留言发表看法！
无论是何种方案，相信 200Gbps 单通道光模块能够在数据中心的互连、AI/ML 以及大规模网络传输等关键领域扮演更加关键的角色。
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