线性驱动光模块技术专家会议纪要

LPO是一种新技术，剑桥、海信等厂商刚发布产品，预计今年年底或明年才能实现量产。LPO是基于Linear Driver芯片技术实现的可插拔光模块。目前主流的200G/400G/800G的产品都是基于PAM4的技术加上DSP芯片来实现高速、高调制的信号恢复和传输。为了降低系统功耗，LPO光模块使用的TIA、Driver芯片性能提升，实现更好的线性度，从而并去掉DSP。

目前主流高速光模块通过DSP实现性号恢复，从而达到低误码率。DSP就是高速数字处理芯片，除了提供CDR能提供的数字时钟恢复功能之外，还可以进行色散补偿操作，去除噪声、非线性干扰等因素。DSP优势是具有很强的信号恢复能力，劣势是成本高（800G光模块中DSP要几十美金）、延迟大、功耗高、发热明显。

现在通过LPO线性直驱的技术把DSP替换，系统成本功耗、延迟提升，但是系统误码率和传输距离有所牺牲。所以LPO只适用于特定领域（短距离，比如服务器到架顶交换机之间的连接）。此外，LPO技术也需要依赖交换机芯片性能的提升，如T51.2T的Tomahawk 5在信号恢复方面的功能提升。我们判断，未来LPO技术将逐步应用于最高不超过500m的短距离传输场景中。

Q：LPO相比传统方案成本降幅如何？

A：以800G光模块为例，BOM成本为600-700美金，DSP芯片价值约50-70美金。LPO技术虽然去掉了DSP，但TIA&DRIVER需要高线性度芯片，成本较之前可能增长3-5美金，系统总体成本预计下降在8%-9%。此外，成本并不是LPO最大的优势，最大的优势在于降功耗和降延迟。

Q：高线性度TIA&Driver的主要供应商有哪些？

A：代表性厂商有Macom、Semtech、美信，这三家是原来比较强的电芯片厂商，但在DSP上不如博通和Inphi，希望弯道超车。所以它们大力推LPO线性直驱的驱动和TIA芯片，不过博通也有跟进。

Q：剑桥可借助Macom的能力，所以在LPO光模块方面有一定优势吗？

A：封装和设计不是LPO技术的绝对门槛，区别主要在电芯片。根据公开资料，剑桥科技Macom在芯片供应上有战略合作关系，我们推测Macom的高线性度的TIA DRIVER技术会第一时间给到剑桥去开发LPO的线性直驱光模块。

Q：谷歌上量的800G是使用传统的DSP，大概多久LPO能真正上量？

A：目前只是技术发布，对应芯片还未规模化量产，Macom和Semtech还在送样，今年年底芯片量产，今年年底到明年年初模块量产。

至于上量到多大规模，多少客户会采购，取决于客户倾向。光模块领域规格非常多，包括SR100米、低压500米、FR两公里、LR10公里，2公里的需求量超50%，但LPO牺牲了DSP的很高信号恢复能力，主要还是用在低规格、短距离的连接场景，如海信发布的LPO技术需要用OM4光纤传输50m的连接，LPO技术很大程度上只能替换DAC/AOC短距离&几十米内的连接需求。

下游客户的倾向也有区别。谷歌一贯以来对新技术相对保守，硅光、线性直驱光模块都是以牺牲性能为代价换取成本优势，谷歌不太愿意尝试。微软和meta可能会愿意接受LPO这种方案，但他们的800G还没上量。今年800G的需求大概是50-70万只，但主要被谷歌采购，所以不确定明年LPO方案能否放很大量，估计从2024-2025年逐步上量。

比如Ⅱ-Ⅵ在400G时代就搞过LPO技术，但当时性能不太好。在800G时代一是整个芯片技术提升，高线性度的TIA/DRIVER、交换机以及DSP的数据恢复性能都提升，二是DSP成本和功耗更显著，所以LPO的性能和成本优势更明显体现了，大家接受度更高。

Q：目前各家公司的进度哪家更快更好？

A：目前头部公司都不错。剑桥和Macom有良好的合作，其他头部光模块大厂也都是从Macom、Semtech拿到Tia Driver，大家拿芯片的时间差异不大，目前处于同一起跑线。Meta和微软在对LPO产品做测试验证，谷歌目前还未接受该新产品，亚马逊还没启动测试，预计今年下半年会送样&测试。另外，设备商Arista非常推崇LPO技术，但海外设备商800G上量时间会比云厂商更晚。

Q：距离适用范围就只是服务器接到架顶交换机吗？

A：是的，目前只能实现50米之内的连接。比如，海信发布的LPO光模块命名为ODAC，对标不是2公里的光模块，而是和DAC去竞争，因为随着速率越来越高，铜缆可实现的连接距离会大大缩水，LPO技术相对于DAC铜缆技术可以进一步拓宽连接场景，调整系统功耗，有一定优势。但随着交换机的信号恢复能力提升，有希望拓展到架顶交换机和叶交换机的互连，这种互连基本需要百米级，如果LPO由50米以内拓展到百米级，会增加一些市场应用。

Q：占比最大的交换机之间互连的场景，还是以传统光模块为主？

A：对，100G时代的主流规格是PSM4和CWDM4，2公里的规格占40%左右的量。200G的主要采购规格是 FR4，400G由前期短距离DR4后转到2公里FR4，所以CWDM4、FR4是大型IDC的主要规格。2公里对应的实际连接距离是500米-2公里范围，即500米以上都用2公里规格。

Q：CPO主要替代DR4距离，LPO主要替代服务器到架顶交换机的距离，都是降低功耗和成本，未来哪个技术发展趋势会更快。

A：LPO是光模块的封装形式，是可插拔模块向下演进的技术路线，主要用来实现降功耗；CPO也是演进的路线，但不是在可插拔光模块架构下，而是将光模块移到靠近交换机芯片，做到交换机设备里面。LPO更容易实现、确定性更强，最早今年下半年，最晚明年就会在市场上有真正的需求。CPO是一项全新的技术，速率越高，它能实现的降功耗水平越高。当前光模块引入LPO技术可以降35%-50%的功耗，速率更高后，由于LPO离不开光模块的形式，在整个系统上降功耗水平有限，因为将来大量的功耗是在光模块到核心交换机芯片的连接距离上。CPO解决的就是这个链动距离上的功耗问题，跟LPO降光模块本身的功耗是两件事，CPO由于涉及大量全新技术，第一代产品至少也会在两年后出来，真正上量可能要到2026-2027年。

Q：头部几家光模块企业在LPO技术方面进展？

A：差不多，因为这项技术的核心不是光模块本身，而是芯片。有了芯片之后都能做，只是看愿不愿意做。

Q：Meta从测试验证到上量差不多要大半年？

A：是的。客户做可靠性测试至少要5000小时，80-90天，大概要3个月。大规模采购前还有小批量采购做系统兼容性测试，需要1.5-3个月。总的来说，规模化量产前需要大半年时间验证。

Q：Meta和微软没有采购指引只是在做测试？

A：今年对800G需求较强的是谷歌和英伟达，明年meta和亚马逊大概率会上量，但不确定量是多少，今年年底招投标时会更确定一些。