一、引言：高速互聯時代的光模塊進化

隨著云計算、人工智能、5G和超高清視頻等應用的爆發式增長，智算中心內部流量呈現指數級攀升。傳統的100G甚至200G互連技術已難以滿足核心匯聚層與葉脊架構對帶寬的渴求。400G以太網技術應運而生，成為新一代智算中心骨干網絡的核心標準。在這一技術浪潮中，400G光模塊作為物理層連接的關鍵載體，其性能和可靠性直接決定了網絡的效能。針對智算中心內部短距離、高密度、低功耗的連接需求，400G OSFP SR4光模塊憑借其卓越的設計脫穎而出，成為100米內高速互連的首選方案。

二、深入解析[400G OSFP SR4]光模塊

1. 核心規格與技術亮點

傳輸速率：提供高達400Gbps（即400 Gigabit per second） 的驚人雙向帶寬，是100G標準的4倍，充分滿足數據洪流傳輸需求。

封裝形式：采用OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) 封裝。相較于QSFP-DD，OSFP在物理尺寸上略大（略寬略長），但其設計之初就充分考慮了8通道（400G/800G）需求以及更好的散熱能力，尤其適合功耗稍高的模塊（如SR4）。

傳輸技術：核心是PAM4 (4-Level Pulse Amplitude Modulation) 調制技術。與傳統的NRZ（非歸零碼）相比，PAM4能在同一符號周期內傳輸2比特信息（4個電平狀態），顯著提升頻譜效率。這意味著在相同波特率下，PAM4實現了翻倍的傳輸速率。

通道配置：采用SR4 標準。其中“SR”代表 Short Reach（短距離），“4”代表使用 4對并行光通道（4x100G） 進行傳輸。

工作方式：在發射端，400G電信號被分解為4路獨立的106.25Gbps PAM4電信號。每路電信號驅動一個VCSEL激光器，轉換成106.25Gbps PAM4光信號。這4路光信號通過多模光纖并行傳輸。在接收端，4個光電探測器將光信號轉換回電信號，最終重新組合成400G電信號。

傳輸距離與光纖：專為短距離智算中心內部互連設計：

100米：使用 OM4 多模光纖。

70米：使用 OM3 多模光纖。

150米：使用新一代 OM5 (WBMMF) 寬頻多模光纖。適用于服務器到TOR（機柜頂部交換機）、TOR到葉交換機（Leaf Switch）、以及同一機房內機柜間的互連。

功耗：典型功耗通常在9W 到 12W 之間。優秀的散熱設計（得益于OSFP封裝空間）和高效的電路設計對確保模塊穩定運行至關重要。

診斷功能：全面支持DDM/DOM (Digital Diagnostics Monitoring) 功能。可通過I2C接口實時監控模塊的關鍵工作參數，包括：發射光功率、接收光功率、工作溫度、供電電壓、激光器偏置電流、實現故障預警和鏈路性能管理，極大提升網絡運維效率。

標準兼容：嚴格遵循IEEE 802.3cm 和 OSFP MSA (Multi-Source Agreement) 標準，確保與不同廠商設備的互操作性。

2. OSFP SR4 的核心優勢

高密度與高帶寬：400G速率在1U面板空間內提供前所未有的帶寬密度，大幅節省寶貴的機柜空間和光纖布線資源。

低時延：并行傳輸架構和優化的信號處理帶來極低的傳輸延遲，滿足金融交易、AI訓練、實時分析等對時延敏感型應用的需求。

部署便捷與成本效益：相比長距離方案（如LR4/LR8），SR4使用成本更低的多模光纖（OM3/OM4/OM5）和VCSEL激光器（替代昂貴的EML/DFB激光器），顯著降低整體布線成本和模塊本身成本。即插即用的特性簡化部署。

優異的散熱能力：OSFP封裝提供的更大物理空間和增強的散熱設計，為400G模塊的穩定運行提供了堅實基礎，尤其在高密度部署環境下。

面向未來演進：OSFP封裝設計天然支持向800G甚至1.6T的平滑演進（如800G OSFP SR8），保護用戶投資。

3. 典型應用場景

智算中心葉脊網絡（Leaf-Spine Fabric）： 連接葉交換機（Leaf Switch）和脊交換機（Spine Switch）的核心骨干鏈路，構建無阻塞、低延遲、高吞吐量的CLOS網絡架構。

高性能計算（HPC）集群： 服務器節點之間、計算節點與存儲節點之間需要超高速、低延遲互連。

大型云智算中心：連接TOR交換機和匯聚交換機，或用于服務器與TOR交換機之間的高速上行鏈路。

企業核心網絡：大型企業或園區網絡的核心交換設備互連。

人工智能/機器學習平臺： GPU服務器集群間的快速數據交換，加速模型訓練與推理。

三、部署400G OSFP SR4的關鍵考量

光纖基礎設施：

必須使用多模光纖：OM3、OM4或OM5。

光纖類型選擇：根據所需傳輸距離選擇光纖類型（OM3/70m, OM4/100m, OM5/150m）。

交換機/設備兼容性：

目標交換機和服務器網卡必須配備OSFP端口或通過轉接板/線纜兼容OSFP模塊。

確認設備廠商對特定型號OSFP SR4模塊的兼容性列表。

散熱與氣流：

確保設備（尤其是交換機）有足夠的散熱能力和符合設計要求的氣流路徑。OSFP模塊比QSFP28/QSFP-DD功耗更高，散熱至關重要。避免在散熱不良或氣流阻塞的槽位插入模塊。

鏈路預算與光功率：

部署前計算鏈路光功率預算（發射光功率- 接收靈敏度 - 鏈路損耗），確保光功率在模塊規格書定義的范圍內。

使用清潔的光纖端面，避免因污染造成額外損耗。

四、400G OSFP SR4與其他方案的對比

vs. 400G QSFP-DD SR4：

封裝：QSFP-DD更小（與QSFP28端口兼容），OSFP略大但散熱潛力更好。

功耗：OSFP通常能更好應對稍高功耗（如SR4），QSFP-DD設計更緊湊。

演進：OSFP在物理上更容易支持800G（8通道）。

市場：QSFP-DD在通用性上目前可能更主流，但OSFP在需要散熱和未來升級的場景有優勢。兩者在SR4短距應用上并存。

vs. [400G OSFP DR4]/LR4：

距離與光纖：SR4使用多模光纖（<150米），DR4（500m）和LR4（10km）使用單模光纖。

成本：SR4（多模+VCSEL）成本顯著低于DR4/LR4（單模+EML/DFB）。

應用：SR4用于智算中心內部短距，DR4/LR4用于更遠距離或DCI互聯。

vs. 100G/200G：

帶寬：提供4倍于100G、2倍于200G的帶寬。

密度與成本：單位帶寬的端口密度更高，單位帶寬的功耗和成本（光纖、交換機端口）更低。

五、未來展望

400G OSFP SR4作為當前智算中心短距高速互連的主力軍之一，其生命周期將隨著800G技術的成熟而逐漸演進。[800G OSFP SR8]模塊（8x100G PAM4）已經開始部署，使用相同的多模光纖基礎設施（OM4/OM5）將距離延伸至100米級別。OSFP封裝因其良好的散熱能力和對8通道的原生支持，在向800G演進時具有明顯優勢。未來，更高速率（如1.6T）、更低功耗、更高集成度以及共封裝光學（CPO）技術將是持續追求的方向。

六、結語

400G OSFP SR4光模塊是智算中心邁向400G時代的關鍵基石。它巧妙地結合了OSFP封裝出色的散熱性能、PAM4調制的高頻譜效率、SR4標準的并行多模傳輸特性以及VCSEL激光器的成本優勢，為100米范圍內的服務器接入、葉脊互聯等高帶寬需求場景提供了高密度、低時延、高性價比且部署靈活的解決方案。在部署時，關注光纖類型、設備兼容性、散熱和鏈路預算至關重要。隨著800G及更高速率技術的到來，基于OSFP封裝的解決方案將繼續在智算中心短距光互連領域扮演重要角色，推動數字基礎設施不斷向前發展。

審核編輯 黃宇