AI算力核心引擎丨算力高速公路光模块详解

抖音热门 2025年08月12日 13:14 2 admin

人工智能（AI）技术的爆发式增长，驱动海量数据的实时训练与交互需求激增，算力与网络传输能力成为关键瓶颈。

光模块作为“算力高速公路”的核心引擎，承载着设备间光电信号的瞬时转换与高速传输，如同数据洪流的“神经枢纽”，其战略地位日益凸显。

今天，互盟智算中心带您深度解析——光模块为何会成为AI算力时代的核心引擎。

01什么是光模块

光模块是一种将电信号与光信号互转的器件，其主要作用是在发送端将电信号转换成光信号，通过光纤传送后，再在接收端将光信号转换成电信号。

通过光模块，可以实现各类型设备间的无缝连接和协作，从数据中心内部机架互联（400G/800G高速模块）、5G前传网络（25G灰光模块），到工业自动化（抗振型10G模块）、车路协同（μs级时延模块），支撑千行百业的实时数据交互。

光模块通常主要由光发射组件、光接收组件、光接口、底座、电路板和电接口金手指等组成。

光模块接口速率指每秒传输比特数，单位有Mbps、Gbps及Tbps。

目前光模块的主要传输速率有：1Gbps、10Gbps、25Gbps、 40Gbps、100Gbps、200Gbps、400Gbps、800Gbps等。

封装可以简单理解为光模块的外观和接口形式。

封装标准由标准化组织确定，封装标准的确定，使得各个厂商生产的光模块得以兼容、互联互通。光模块行业中使用最多的标准化组织是IEEE（电气与电子工程师学会）和MSA（Multi-Source Agreement，多源协议）。MSA实际是一种多供应商规范，是对IEEE标准的补充。

当前标准化组织所规范的常见光模块封装有：GBIC、SFP、SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28、CFP、CFP2、CFP4、CFP8、QSFP-DD、OSFP等。

光模块的传输距离分为短距、中距和长距和超长距离四种。

短距离（SR）：≤2 km，适用于数据中心机柜间互联。采用多模光纤（OM3/OM4/OM5）+ 850nm VCSEL激光器，成本低但衰减快。
中距离（MR/IR）：2–10 km，适用于园区网接入。采用单模光纤（G.652）+ 1310nm FP/DFB激光器，平衡成本与距离。
长距离（LR）：10–40 km，用于城域骨干网。采用单模光纤（G.652/G.655）+ 1310nm/1550nm DFB/EML激光器，需色散补偿。
超长距离（ER/ZR）：40–120 km，专为跨城骨干网设计。采用单模光纤（G.652D/G.655）+ 1550nm EML或相干激光器，结合FEC和DSP技术实现无中继传输。

实际使用中，光模块可传输的距离会受到限制，主要是因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗和色散。

根据光信号在光纤中的传输模式，光纤可以分为单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）。为了适用不同类别的光纤，光模块也分单模光模块、多模光模块。

单模光模块单模光模块与单模光纤配套使用。单模光纤的纤芯较细，使用光的单一模式传送信号，传输过程中色散较小，传输容量大，通常用于长距离传输。

多模光模块多模光模块与多模光纤配套使用。多模光纤的纤芯较粗，使用光的多种不同模式传送信号，传输过程中色散较大，传输性能比单模光纤差，但成本低，适用于较小容量、短距传输。

中心波长指光信号传输所使用的光波段，单位nm（纳米）。中心波长越长，光信号在光纤中的损耗越小，传输距离越远。

常用的光模块的中心波长主要有三种：850 nm波段、1310 nm波段以及1550 nm波段。

除上述三种波段外，还有用于波分系统的CWDM和DWDM波段。

无论是CWDM还是DWDM，这些波长在设备上呈现为“彩光”光模块。这些光模块通过不同颜色的光（即不同波长）来传输数据，每个颜色代表一个独立的数据通道，从而在单根光纤上实现多个波长信号的传输。这种技术极大地提高了光纤的传输容量和效率。

指光模块对接光纤时的物理连接器类型，常见的连接器类型有SC、LC、MPO等。

不同厂家对光模块命名有各自厂家的规则。IEEE、MSA等组织也对光模块命名提供了规范标准。以100G光模块为例，IEEE 802.3定义的命名规范如下图所示。

100G光模块命名各参数取值参见下表：

总之，不同厂家的光模块命名有差异，但命名规则通常包含封装类型、传输速率、光纤类型、传输距离、工作波长等信息。

当下，人工智能浪潮汹涌澎湃，极大地推动了算力基础设施建设的进程。在此背景下，智算中心光互联对高速光模块的需求呈现出显著增长的态势。目前，400G光模块已得到广泛普及应用，800G光模块也已实现规模化商业应用，而更为先进的1.6T光模块更是迈入了量产阶段。
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展望未来，在AI算力网络不断升级以及速率迭代周期持续推进的双重驱动下，光模块将加速向 “四维进化” 迈进：实现更高速率的数据传输、具备更低的功耗水平、拥有更小的产品体积以及实现更智能的集成功能。光模块将成为突破 “功耗墙” 与 “密度极限” 的核心关键力量，为算力基础设施的进一步发展注入强劲动力。