1 什么是400G光模塊？智算時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)脈絡(luò)

400G光模塊是一種實(shí)現(xiàn)400Gbps高速傳輸?shù)?a target="_blank">光電轉(zhuǎn)換器件，它通過(guò)先進(jìn)調(diào)制技術(shù)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，在光纖中完成數(shù)據(jù)傳遞后，再還原為電信號(hào)輸出。作為數(shù)據(jù)中心、5G承載網(wǎng)和AI算力集群的核心連接樞紐，400G光模塊不僅帶寬較100G/200G模塊提升4倍，還具備更高集成度和更低比特能耗，支撐著“東數(shù)西算”、大模型訓(xùn)練等場(chǎng)景的海量數(shù)據(jù)流通。

在技術(shù)演進(jìn)上，400G光模塊采用PAM4（四電平脈沖幅度調(diào)制）技術(shù)突破傳統(tǒng)NRZ調(diào)制的物理限制，通過(guò)8通道×50Gbps或4通道×100Gbps的并行傳輸實(shí)現(xiàn)400Gbps總速率。根據(jù)LightCounting報(bào)告，預(yù)計(jì)2026，400G光模塊年將占據(jù)數(shù)據(jù)中心光模塊市場(chǎng)60%以上份額。

2 核心原理：光電轉(zhuǎn)換的科技突破

400G光模塊通過(guò)三重技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)高速率與低功耗的平衡：

PAM4調(diào)制技術(shù)：采用四電平脈沖幅度調(diào)制，每個(gè)符號(hào)周期傳輸2比特?cái)?shù)據(jù)，將單通道速率從25Gbps（NRZ時(shí)代）提升至50Gbps或100Gbps，頻譜效率翻倍。但PAM4信號(hào)更易受干擾，需配合前向糾錯(cuò)（FEC） 技術(shù)保障誤碼率低于1E-12。

多通道并行架構(gòu)：主流方案包含兩種組合：

8×50G PAM4：如400G-SR8/FR8

4×100G PAM4：如400G-SR4/DR4/LR4

集成化光電設(shè)計(jì)：應(yīng)用硅光技術(shù)（Silicon Photonics）將激光器、調(diào)制器、探測(cè)器單片集成，體積縮小40%；同時(shí)采用薄膜鈮酸鋰調(diào)制器（Thin-Film LiNbO?）支持-40℃至85℃寬溫工作，適應(yīng)嚴(yán)苛數(shù)據(jù)中心環(huán)境。

3 應(yīng)用場(chǎng)景

AI算力集群：400G-FR4模塊構(gòu)建GPU服務(wù)器間RoCE無(wú)損網(wǎng)絡(luò)，時(shí)延降至0.5μs，支撐千卡集群訓(xùn)練7。

城域互聯(lián)（DCI）：400G-ZR相干模塊實(shí)現(xiàn)80km無(wú)中繼傳輸，某運(yùn)營(yíng)商部署后成本降低60%37。

骨干網(wǎng)升級(jí)：如中興通訊全球首條400G“東數(shù)西算”鏈路（北京-內(nèi)蒙古），采用400G QPSK技術(shù)，帶寬提升4倍，單比特能耗降65%2。

4 市場(chǎng)價(jià)格分析：從數(shù)千到數(shù)萬(wàn)元

400g光模塊價(jià)格呈現(xiàn)顯著分層，主要受傳輸距離和技術(shù)復(fù)雜度影響：

短距型號(hào)（SR8/DR8/SR4/DR4）：適用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部（≤2km）,例如400G-SR8多模模塊約1500元，400G-DR4約5000元,具體格局每個(gè)廠家的芯片及方案會(huì)有所不同。

長(zhǎng)距相干模塊（ZR/ZR+）：支持80-120km城域互聯(lián)，因需集成相干DSP和高功率激光器，價(jià)格躍升至數(shù)萬(wàn)元/只。

成本優(yōu)化趨勢(shì)：隨著規(guī)模化量產(chǎn)，QSFP-DD封裝模塊價(jià)格年均降幅達(dá)15%-20%。2025年主流廠商400G-LR4價(jià)格已下探至萬(wàn)內(nèi)。

5 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)解讀

工作頻率：400G光模塊的電信號(hào)基礎(chǔ)頻率為53.125GHz（對(duì)應(yīng)53Gbps PAM4）。通過(guò)Gearbox芯片將兩路信號(hào)復(fù)用到單通道后，光信號(hào)頻率提升至106.25GHz（如400G-DR4）19。

波分復(fù)用：以400G-LR4為例，采用4個(gè)CWDM波長(zhǎng)（1271/1291/1311/1331nm），每波長(zhǎng)承載106.25Gbps信號(hào)，經(jīng)復(fù)用器耦合進(jìn)單纖傳輸9。

功耗控制：先進(jìn)DSP工藝使典型功耗降至10-14W，較早期產(chǎn)品降低35%。例如QSFP-DD LR4模塊約12W，OSFP封裝因散熱優(yōu)勢(shì)可支持更高功率。

6 400G與800G光模塊的對(duì)比

具體應(yīng)用場(chǎng)景包括：

AI算力集群：構(gòu)建GPU服務(wù)器間RoCE無(wú)損網(wǎng)絡(luò)，時(shí)延降至0.5μs，支撐千卡集群訓(xùn)練。

城域互聯(lián)（DCI）：實(shí)現(xiàn)無(wú)中繼傳輸，降低部署成本。

骨干網(wǎng)升級(jí)：國(guó)家級(jí)算力樞紐互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)帶寬成倍躍升與單比特能耗的顯著優(yōu)化。

7 未來(lái)展望：向更高速率持續(xù)演進(jìn)

盡管1.6T光模塊已進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)制定階段，400G仍將在未來(lái)三年占據(jù)主流：

多場(chǎng)景滲透：依托CPO共封裝技術(shù)，將光引擎與ASIC芯片間距縮短至5mm，進(jìn)一步優(yōu)化能效比

智能化運(yùn)維：集成BERT功能與ML算法，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率>90%

超長(zhǎng)距突破：業(yè)界已實(shí)現(xiàn)400G QPSK信號(hào)的超遠(yuǎn)距離傳輸，單纖承載容量獲得跨越式提升。

對(duì)于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，建議重點(diǎn)關(guān)注模塊兼容性、能效比及全生命周期成本，把握400G技術(shù)帶來(lái)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型機(jī)遇。

審核編輯 黃宇