1 什么是400G光模塊？智算時代的網絡神經脈絡

400G光模塊是一種實現400Gbps高速傳輸的光電轉換器件，它通過先進調制技術將電信號轉換為光信號，在光纖中完成數據傳遞后，再還原為電信號輸出。作為數據中心、5G承載網和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“東數西算”、大模型訓練等場景的海量數據流通。

在技術演進上，400G光模塊采用PAM4（四電平脈沖幅度調制）技術突破傳統NRZ調制的物理限制，通過8通道×50Gbps或4通道×100Gbps的并行傳輸實現400Gbps總速率。根據LightCounting報告，預計2026，400G光模塊年將占據數據中心光模塊市場60%以上份額。

2 核心原理：光電轉換的科技突破

400G光模塊通過三重技術創新實現高速率與低功耗的平衡：

PAM4調制技術：采用四電平脈沖幅度調制，每個符號周期傳輸2比特數據，將單通道速率從25Gbps（NRZ時代）提升至50Gbps或100Gbps，頻譜效率翻倍。但PAM4信號更易受干擾，需配合前向糾錯（FEC） 技術保障誤碼率低于1E-12。

多通道并行架構：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

集成化光電設計：應用硅光技術（Silicon Photonics）將激光器、調制器、探測器單片集成，體積縮小40%；同時采用薄膜鈮酸鋰調制器（Thin-Film LiNbO?）支持-40℃至85℃寬溫工作，適應嚴苛數據中心環境。

3 應用場景

AI算力集群：400G-FR4模塊構建GPU服務器間RoCE無損網絡，時延降至0.5μs，支撐千卡集群訓練7。

城域互聯（DCI）：400G-ZR相干模塊實現80km無中繼傳輸，某運營商部署后成本降低60%37。

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

4 市場價格分析：從數千到數萬元

400g光模塊價格呈現顯著分層，主要受傳輸距離和技術復雜度影響：

短距型號（SR8/DR8/SR4/DR4）：適用于數據中心內部（≤2km）,例如400G-SR8多模模塊約1500元，400G-DR4約5000元,具體格局每個廠家的芯片及方案會有所不同。

長距相干模塊（ZR/ZR+）：支持80-120km城域互聯，因需集成相干DSP和高功率激光器，價格躍升至數萬元/只。

成本優化趨勢：隨著規模化量產，QSFP-DD封裝模塊價格年均降幅達15%-20%。2025年主流廠商400G-LR4價格已下探至萬內。

5 關鍵技術參數解讀

工作頻率：400G光模塊的電信號基礎頻率為53.125GHz（對應53Gbps PAM4）。通過Gearbox芯片將兩路信號復用到單通道后，光信號頻率提升至106.25GHz（如400G-DR4）19。

波分復用：以400G-LR4為例，采用4個CWDM波長（1271/1291/1311/1331nm），每波長承載106.25Gbps信號，經復用器耦合進單纖傳輸9。

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

6 400G與800G光模塊的對比

具體應用場景包括：

AI算力集群：構建GPU服務器間RoCE無損網絡，時延降至0.5μs，支撐千卡集群訓練。

城域互聯（DCI）：實現無中繼傳輸，降低部署成本。

骨干網升級：國家級算力樞紐互聯，實現帶寬成倍躍升與單比特能耗的顯著優化。

7 未來展望：向更高速率持續演進

盡管1.6T光模塊已進入標準制定階段，400G仍將在未來三年占據主流：

多場景滲透：依托CPO共封裝技術，將光引擎與ASIC芯片間距縮短至5mm，進一步優化能效比

智能化運維：集成BERT功能與ML算法，實現故障預測準確率>90%

超長距突破：業界已實現400G QPSK信號的超遠距離傳輸，單纖承載容量獲得跨越式提升。

對于企業網絡升級，建議重點關注模塊兼容性、能效比及全生命周期成本，把握400G技術帶來的數字化轉型機遇。

審核編輯 黃宇