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VCSEL 高密度互连:7 页解析 50G NRZ「慢而宽」阵列与光 PCIe 演示(OCP 2026 全球峰会)

2026-11-13 · PDF · 1 MB · 免费文档

这是 OCP 2026 全球峰会「Special Focus: Photonics」专题中 Lumentum 的 Oleg Shchekin 所作「VCSEL-based High Density Interconnects」演讲(共 7 页)。资料包文件名为 Slow-and-Wide-12.8T-VCSEL-solutions,PDF 内页标题为 VCSEL-based High Density Interconnects,本站按内页实际内容撰写摘要。

篇幅不长,但把「慢而宽」(slow-and-wide)这条路的关键参数讲得相当具体:用大量低速 NRZ 通道换取低功耗与低时延,靠 VCSEL 阵列、3D 扇出封装与成熟多模光纤生态把密度做上去,并给出光 PCIe 的机架级实时演示。

核心内容:

  • VCSEL 方案的六个支点:可扩展架构、高带宽密度、高能效、沿用现有装配方法、沿用现有光纤与连接器生态、可靠性与高产量制造(供应链已由 3D 传感等大规模应用验证);
  • 应用与速率矩阵:Scale-up / Scale-out 用可插拔与 NPO 阵列,覆盖 1.6T / 3.2T / 6.4T;Scale-in CPO 面向 12.8T;D2D / UCIe 使用 32G、64G NRZ;协议层兼容 Ethernet、InfiniBand、Ultra Ethernet、PCIe、NVLink、UALink;
  • 「慢而宽」的通道账:以 1.6T 的 8×4 50G NRZ 为例,在带 sparing 且要求 FIT <1 的条件下,32 Gbps 需 54 个通道、50 Gbps 需 36 个、64 Gbps 需 30 个;而 8×200G PAM4 方案需要 gearbox——低速 NRZ 免去 DSP/gearbox,代价是通道数成倍增加;
  • 器件可靠性:1060nm VCSEL 的 HTOL 5000 小时数据,8mA、115℃ 炉温对应结温 181℃,为高温工况下的寿命提供依据;
  • 3D 集成形态:图示晶圆级扇出封装(WLFOP)、3D 堆叠 fan-out 封装、RDL、driver、TIM/散热片、DAF 与基板的层次关系,说明光引擎如何与 CMOS 驱动电路贴合;
  • 光 PCIe 连接能力:面向 AI scale-up / scale-in 的高密度光 PCIe 方案,在多模光纤上实现数十米 reach,当前约 1 Tb/s/mm、视向约 4 Tb/s/mm,同时适配新兴的 wide/slow 与 narrow/fast 接口;
  • 机架级 PoC 演示:1060nm 3D FOWLP VCSEL/PD 收发光引擎与 Scorpio PCIe 交换机放在同一个 NPO / CPO-like 机架托盘内,多路 32 Gb/s NRZ 通道实时运行,在 OM3 多模光纤上实现无误码 PCIe-5 链路,光引擎功耗路径指向 <2.5 pJ/bit;现场在 B34 展位做实时演示;
  • 行动倡议:继续对齐系统需求与关键评价指标,尤其是 pJ/bit 的系统边界定义,以及 reach、时延、成本与电子/光纤/连接器生态,建立一致口径以便不同技术之间可比较。

适合 VCSEL 与多模光互连、光 PCIe / scale-in 架构、3D 封装与光引擎设计,以及评估「慢而宽」相对 200G/lane PAM4 路线取舍的从业者阅读。

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李东霏
光互连技术研究者

香农信息技术研究院,专注光模块、CPO、硅光与 AI 光互连的技术解读。

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  • 爱吃杨梅的大叔:干货很多,现在这么扎实的技术网站不多见了…

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