ไฟเบอร์ออปติกสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์: เทคโนโลยีล่าสุดในปี 2025

อัปเดตเมื่อวันที่ 11 ธันวาคม 2025

อัปเดตเดือนธันวาคม 2025: ตลาดออปติกสำหรับ Datacom เติบโตกว่า 60% ทะลุ 16,000 ล้านดอลลาร์ในปี 2025 การจัดส่ง 800G transceiver เพิ่มขึ้น 100% เมื่อเทียบกับปีก่อน 1.6T transceiver เริ่มเข้าสู่การผลิตสำหรับ NVIDIA และแอปพลิเคชันไฮเปอร์สเกล NVIDIA ประกาศสวิตช์ co-packaged optics ที่ใช้ silicon photonics Google สาธิตการประหยัดพลังงาน 40% ผ่านการใช้งาน optical circuit switching OSFP-XD ได้รับการกำหนดมาตรฐานเป็นตัวพาหลักสำหรับ 1.6T (สัญญาไฮเปอร์สเกล 92%)

ตลาดชิ้นส่วนออปติกสำหรับ Datacom จะเติบโตกว่า 60% ทะลุรายได้ 16,000 ล้านดอลลาร์ในปี 2025 โดยมีแรงขับเคลื่อนหลักจากการเติบโตอย่างต่อเนื่องของการจัดส่ง 400G และ 800G¹ การจัดส่ง 800G optical transceiver จะเพิ่มขึ้น 100% เมื่อเทียบกับปีก่อนในปี 2025² NVIDIA ประกาศสวิตช์ co-packaged optics ที่ใช้ silicon photonics ซึ่งขจัดโมดูล transceiver แบบถอดเสียบได้ทั้งหมด³ Google สาธิตการประหยัดพลังงาน 40% ผ่านการใช้งาน optical circuit switching⁴ เทคโนโลยีไฟเบอร์ออปติกกำลังพัฒนาในหลายด้านพร้อมกัน ปรับเปลี่ยนสถาปัตยกรรมการเชื่อมต่อดาต้าเซ็นเตอร์สำหรับยุค AI

ความต้องการแบนด์วิดท์ของการฝึกและการอนุมานของ AI กำลังผลักดันการเชื่อมต่อออปติกให้ก้าวข้ามขอบเขตแบบดั้งเดิม คลัสเตอร์ GPU ต้องการแบนด์วิดท์รวมระดับเทราบิตต่อวินาทีพร้อมเวลาหน่วงที่น้อยที่สุด การเปลี่ยนผ่านจาก 400G เป็น 800G และ 1.6T transceiver เร่งตัวขึ้นเมื่อไฮเปอร์สเกลเลอร์ใช้ความจุที่มีอยู่จนหมด สถาปัตยกรรมใหม่รวมถึง linear pluggable optics, co-packaged optics และ optical circuit switching ท้าทายรูปแบบ pluggable transceiver ที่ครองตลาดในทศวรรษที่ผ่านมา

800G กลายเป็นมาตรฐานหลัก

ภายในปี 2025 โมดูลออปติก 800G ไม่ใช่เทคโนโลยีแห่งอนาคตอีกต่อไป—มันเป็นทางเลือกมาตรฐานสำหรับการสร้างใหม่ในดาต้าเซ็นเตอร์ AI และเครือข่ายคลาวด์ไฮเปอร์สเกล⁵ ภาระงาน AI ที่เติบโตอย่างรวดเร็ว โมเดลภาษาขนาดใหญ่ระดับล้านล้านพารามิเตอร์ และคลัสเตอร์ GPU ที่หนาแน่น ผลักดันเครือข่าย 100G, 200G และ 400G แบบดั้งเดิมจนถึงขีดจำกัด⁶ การวิจัยอุตสาหกรรมและแผนงานของผู้จำหน่ายแสดงให้เห็นว่าออปติก 800G จะครองการใช้งานใหม่ในคลัสเตอร์ AI และดาต้าเซ็นเตอร์ขนาดใหญ่ โดยเฉพาะในฟอร์มแฟกเตอร์ OSFP และ QSFP-DD⁷

การจัดส่งออปติก 800GbE จะเติบโต 60% ในปี 2025⁸ การเติบโตนี้ตามมาหลังจากการใช้งาน optical transceiver 400G และความเร็วสูงกว่าเพิ่มขึ้น 250% เมื่อเทียบกับปีก่อนในปี 2024⁹ การเร่งตัวนี้สะท้อนทั้งการขยายโครงสร้างพื้นฐานและรอบการรีเฟรชเทคโนโลยีเมื่อผู้ประกอบการเปลี่ยนอุปกรณ์ 100G และ 200G ที่เก่าแก่

ช่วงเวลาตั้งแต่ปี 2024 ถึง 2026 เป็นช่วงการใช้งาน 800G ในปริมาณมาก¹⁰ เทคโนโลยีนี้แทนที่ 400G ในฐานะทางเลือกที่ต้องการสำหรับการอัปเกรดเครือข่ายดาต้าเซ็นเตอร์¹¹ องค์กรที่วางแผนการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานควรถือว่า 800G เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้งานใหม่

1.6T transceiver เริ่มเข้าสู่การผลิต

การเปลี่ยนผ่านสู่ออปติก Datacom 1.6T เริ่มต้นในปี 2025 แม้ว่าการผลิตในปริมาณมากยังคงจำกัดอยู่ที่แอปพลิเคชัน NVIDIA และไฮเปอร์สเกลบางส่วน¹² การจัดส่งจะยังคงอยู่ต่ำกว่าหนึ่งล้านหน่วยสำหรับปีนี้¹³ รุ่น 1.6T จะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตราการเติบโตของ 400G และ 800G จนถึงปี 2026¹⁴

Accelink Technologies เปิดตัวโมดูล 1.6T OSFP224 DR8 ที่รองรับอัตรา 8×200G¹⁵ โมดูล 1.6T-DR8 ของ Coherent ที่ใช้แพ็คเกจ OSFP รวม NVIDIA DSP เพื่อตอบสนองความต้องการของเครือข่าย AI¹⁶ ผลิตภัณฑ์ยุคแรกเหล่านี้แสดงให้เห็นความพร้อมในการผลิตขณะที่ปริมาณค่อยๆ เพิ่มขึ้น

ความพยายามมาตรฐานอุตสาหกรรมที่นำโดย Open Compute Project ขณะนี้ให้ความสำคัญกับ OSFP-XD เป็นตัวพาหลักสำหรับ 1.6T¹⁷ สัญญาดาต้าเซ็นเตอร์ไฮเปอร์สเกล 92% ในปี 2025 ระบุฟอร์มแฟกเตอร์นี้สำหรับความพร้อมของ 224G SerDes¹⁸ การกำหนดมาตรฐานให้ความชัดเจนในการจัดซื้อสำหรับองค์กรที่วางแผนโปรแกรมโครงสร้างพื้นฐานหลายปี

มองไปข้างหน้า 3.2 เทราบิต transceiver คาดว่าจะมาถึงภายในปี 2026¹⁹ อุตสาหกรรมกำลังเปลี่ยนผ่านสู่อัตราข้อมูลที่สูงขึ้นโดยคาดว่าลิงก์ 200G ต่อช่องสัญญาณจะกลายเป็นกระแสหลักในปี 2026 และ 2027 ปูทางสำหรับ 800G และ 1600G transceiver ที่อัตราช่องสัญญาณเหล่านั้น²⁰

ฟอร์มแฟกเตอร์และข้อพิจารณาด้านพลังงาน

ฟอร์มแฟกเตอร์ OSFP ให้ทรูพุตรวม 800 กิกะบิตต่อวินาทีโดยใช้เลน 8×100G²¹ ฟอร์มแฟกเตอร์ที่ใหญ่กว่าเมื่อเทียบกับ QSFP-DD รองรับฮีตซิงก์แบบบูรณาการและรองรับการใช้พลังงานสูงสุดประมาณ 15 วัตต์²² ขอบเขตความร้อนนี้มีความสำคัญเมื่อความต้องการพลังงานของ transceiver เพิ่มขึ้น

ออปติก 800G นำเสนอความท้าทายด้านโครงสร้างพื้นฐานใหม่²³ โมดูลใช้พลังงาน 14 ถึง 20 วัตต์หรือมากกว่า สร้างความเครียดให้กับการออกแบบระบบระบายความร้อนของสวิตช์และงบพลังงานของแร็ค²⁴ ฟอร์มแฟกเตอร์ที่ใหญ่กว่าของ OSFP ช่วยจัดการความต้องการทางความร้อน แต่ยังคงต้องการการวางแผนอย่างรอบคอบ²⁵

การย้ายไปยัง 800G มักต้องการจำนวนไฟเบอร์ที่สูงขึ้น สายเคเบิล MTP และข้อกำหนดด้านโพลาริตี้และความสะอาดที่เข้มงวดขึ้น²⁶ การลงทุนโครงสร้างพื้นฐานขยายไปไกลกว่า transceiver เองไปยังระบบสายเคเบิลแบบพาสซีฟ

ซัพพลายเออร์หลักรวมถึง Innolight (ปัจจุบันคือ TeraHop), Coherent และ Eoptolink สำหรับโมดูลที่สมบูรณ์²⁷ Coherent, Broadcom และ Lumentum จัดหาชิ้นส่วนออปติกที่สำคัญรวมถึงเลเซอร์และโฟโตดีเทกเตอร์²⁸

Linear pluggable optics ลดพลังงาน

เทคโนโลยี Linear pluggable optics (LPO) ขจัดชิป digital signal processor (DSP) ออกจากโมดูล transceiver²⁹ โมดูลพึ่งพา DSP ของแพลตฟอร์มโฮสต์แทน โดยใช้วงจรขับเคลื่อนแบบเชิงเส้นพร้อม transimpedance amplifier และชิปไดรเวอร์ที่รักษาความเป็นเชิงเส้นและความสามารถในการอีควอไลซ์ที่ดีเยี่ยม³⁰

การประหยัดพลังงานมีนัยสำคัญ 400GbE transceiver แบบขับเคลื่อนด้วย DSP แบบดั้งเดิมใช้พลังงาน 7 ถึง 9 วัตต์³¹ 400GbE LPO transceiver โดยทั่วไปต้องการเพียง 2 ถึง 4 วัตต์³² DSP คิดเป็นประมาณ 50% ของพลังงานโมดูลแบบถอดเสียบได้ ทำให้เป็นเป้าหมายหลักสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพ³³

เทคโนโลยี LPO ให้เวลาหน่วงน้อยลงถึง 90%³⁴ การไม่มี DSP ขจัดขั้นตอนการประมวลผลออกจากเส้นทางการส่งข้อมูล³⁵ การลดเวลาหน่วงได้กลายเป็นตัวขับเคลื่อนหลักสำหรับการนำ LPO มาใช้ในการเชื่อมต่อสวิตช์ต่อสวิตช์ สวิตช์ต่อเซิร์ฟเวอร์ และ GPU ต่อ GPU สำหรับ machine learning และ high-performance computing³⁶

ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนเสริมประโยชน์ด้านพลังงานและเวลาหน่วง ชิป DSP เป็นชิ้นส่วนที่แพงที่สุดในออปติกแบบดั้งเดิม³⁷ การขจัดมันออกทำให้ประหยัดได้อย่างมากในระดับขนาดใหญ่

LPO ทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีลิงก์สั้นและอุปกรณ์โฮสต์ที่ออกแบบสำหรับการขับเคลื่อนแบบเชิงเส้น³⁸ การเชื่อมต่อ Top-of-rack ไปยังสวิตช์ leaf โดยทั่วไปต่ำกว่า 100 เมตรและมักต่ำกว่า 5 เมตรเป็นแอปพลิเคชันหลัก³⁹ แฟบริก AI และ HPC ภายในคลัสเตอร์ที่เชื่อมต่อ GPU ภายในแร็คเดียวหรือแร็คที่อยู่ติดกันได้รับประโยชน์จากคุณลักษณะของ LPO⁴⁰

LPO Multi-Source Agreement รวมบริษัทเครือข่าย เซมิคอนดักเตอร์ อินเตอร์คอนเนกต์ และออปติก 50 บริษัทที่ร่วมมือกันในการทดสอบความเข้ากันได้⁴¹ อย่างไรก็ตาม การขาดมาตรฐานที่สมบูรณ์สำหรับการเชื่อมต่อโมดูลออปติกทำให้การนำมาใช้ช้าลงแม้จะมีแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในการลดการใช้พลังงานของดาต้าเซ็นเตอร์⁴²

Co-packaged optics เปลี่ยนแปลงสถาปัตยกรรม

Co-packaged optics (CPO) รวม optical engine โดยตรงกับสวิตช์ ASIC หรือโปรเซสเซอร์บนซับสเตรตร่วมกัน⁴³ แนวทางนี้ขจัดโมดูล transceiver แบบถอดเสียบได้ทั้งหมด ปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงาน 3.5 เท่าและเพิ่มความน่าเชื่อถือ 10 เท่าเมื่อเทียบกับสถาปัตยกรรมแบบดั้งเดิม⁴⁴ เมื่อเทียบกับ pluggable transceiver CPO ลดการใช้พลังงาน 50% และเพิ่มความหนาแน่นของแบนด์วิดท์ขึ้นสามเท่า⁴⁵

NVIDIA ประกาศการรวม CPO ที่ GTC 2025 Jensen Huang เปิดตัวสวิตช์เครือข่ายที่รวม co-packaged optics ซึ่งรวม photonics และ electronics ไว้ในแพ็คเกจเดียวเพื่อประสิทธิภาพและประสิทธิผลที่สูงขึ้น⁴⁶ สวิตช์ Quantum-X พร้อมจำหน่ายในครึ่งหลังของปี 2025 และสวิตช์ Spectrum-X วางแผนสำหรับครึ่งหลังของปี 2026 ให้ชิป silicon photonics co-packaged optics 1.6T และ 3.2T⁴⁷

สวิตช์ photonic Quantum-X ให้ทรูพุตรวม 115.2 เทราบิตต่อวินาทีโดยใช้โมดูล CPO สองตัว⁴⁸ แต่ละโมดูลบรรจุ ASIC Quantum-X800 ที่สร้างบนกระบวนการ 4N ของ TSMC พร้อมทรานซิสเตอร์ 107,000 ล้านตัวและชิ้นส่วนออปติก 6 ชิ้นรวมถึง silicon photonic engine 18 ตัว⁴⁹ modulator micro-ring 200 กิกะบิตต่อวินาทีบรรลุการลดพลังงาน 3.5 เท่า⁵⁰

ข้อจำกัดด้านพลังงานขับเคลื่อนการนำ CPO มาใช้ ตามที่ Jensen Huang กล่าว พลังงานเป็นสินค้าที่สำคัญที่สุดสำหรับโครงสร้างพื้นฐาน AI⁵¹ GPU แต่ละตัวต้องการ transceiver ไฟฟ้าเป็นไฟเบอร์แบบถอดเสียบได้หกตัว โดยแต่ละตัวใช้พลังงาน 30 วัตต์⁵² การขยายไปสู่ GPU หนึ่งล้านตัวจะใช้พลังงานประมาณ 180 เมกะวัตต์—ตัวเลขที่ไม่ยั่งยืนสำหรับระบบขนาดใหญ่⁵³

Delta ประกาศสวิตช์ Ethernet CPO 51.2T ที่ใช้โซลูชัน Tomahawk 5-Bailly ของ Broadcom เพื่อตอบสนองความต้องการเครือข่าย AI ที่พัฒนาขึ้น⁵⁴ Ayar Labs และ Alchip Technologies ประกาศความร่วมมือเชิงกลยุทธ์เพื่อเร่งโครงสร้างพื้นฐาน AI scale-up โดยใช้เทคโนโลยี CPO กับ advanced packaging ของ TSMC⁵⁵

การใช้งาน CPO ขนาดใหญ่คาดการณ์ไว้ระหว่างปี 2028 ถึง 2030⁵⁶ ผลิตภัณฑ์ยุคแรกจาก Broadcom จัดส่งในปี 2024 และ 2025 แต่การนำมาใช้ต้องการสถาปัตยกรรมสวิตช์ สายเคเบิล และมาตรฐานใหม่⁵⁷ การคาดการณ์อุตสาหกรรมทำนายการจัดส่ง CPO port เพิ่มขึ้นจากปริมาณน้อยมากในปัจจุบันเป็นหลายสิบล้านภายในปี 2029⁵⁸

ตลาด Silicon photonics เร่งตัว

ตลาด silicon photonics สร้างรายได้ 3.11 พันล้านดอลลาร์ในปี 2025 และคาดการณ์ว่าจะเติบโตในอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีแบบทบต้น 27.21% แตะ 10.36 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2030⁵⁹ การเติบโตที่แข็งแกร่งมาจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการส่งข้อมูลความเร็วสูงใน AI, cloud computing และเทคโนโลยีควอนตัม⁶⁰

AI เป็นตัวขับเคลื่อนที่ใหญ่ที่สุดของการพัฒนา photonic integrated circuit transceiver⁶¹ AI accelerator ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นต้องการ transceiver ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น โดยคาดว่า 3.2 เทราบิตต่อวินาที transceiver จะมาถึงภายในปี 2026⁶² เทคโนโลยีนี้เปิดใช้งานการเชื่อมต่อแบนด์วิดท์สูงและประหยัดพลังงานที่จำเป็นสำหรับการขยายระบบ AI⁶³

การฝัง optical engine ข้าง switch ASIC ลดการแปลงไฟฟ้า-ออปติกและลดการใช้พลังงานระดับแร็คสูงสุด 40%⁶⁴ การทดลอง optical circuit switching ของ Google ยืนยันการได้มาซึ่งเวลาหน่วง⁶⁵ ทั้ง NVIDIA และ Marvell ขณะนี้ส่งตัวอย่างโมดูล co-packaged ที่เป็นกรรมสิทธิ์ซึ่งทำให้เลย์เอาต์บอร์ดสำหรับคลัสเตอร์ AI เรียบง่ายขึ้น⁶⁶

ระบบนิเวศอุตสาหกรรมรวมผู้นำที่บูรณาการแนวตั้งรวมถึง TeraHop (เดิมคือ InnoLight), Cisco, Broadcom และ Marvell กับสตาร์ทอัพนวัตกรรมรวมถึง Ayar Labs, Lightmatter, Celestial AI และ Nubis Communications⁶⁷ ผู้เล่นจีนรวมถึง TeraHop, Hisense และ Accezlink จัดส่งโมดูลหลายล้านตัวที่ขับเคลื่อนการเชื่อมต่อ AI⁶⁸

Multicore fiber เพิ่มความหนาแน่น

Multicore fiber (MCF) มีแกนนำแสงอิสระหลายแกนในเส้นไฟเบอร์เดียว⁶⁹ ต่างจากไฟเบอร์ single-mode หรือ multimode แบบดั้งเดิมที่มีแกนเดียว MCF ทำหน้าที่เหมือนทางหลวงหลายเลน โดยแต่ละแกนพาช่องข้อมูลแยกต่างหากพร้อมกัน⁷⁰ การออกแบบนี้เพิ่มความจุไฟเบอร์และความหนาแน่นเชิงพื้นที่อย่างมากโดยไม่เพิ่มขนาดทางกายภาพของสายเคเบิล

MCF สี่แกนสามารถเพิ่มความจุแบนด์วิดท์ภายในพื้นที่เดิมได้สี่เท่า⁷¹ ไฟเบอร์เจ็ดแกนสามารถแทนที่ไฟเบอร์แกนเดียวเจ็ดเส้น ปรับปรุงการใช้พื้นที่อย่างมาก⁷² การส่งข้อมูลมากขึ้นผ่านไฟเบอร์เดียวมีประสิทธิภาพพลังงานโดยเนื้อแท้มากกว่าการจ่ายพลังงานให้ไฟเบอร์แยกหลายเส้นและอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้อง⁷³

ที่ OFC 2025 Eoptolink สาธิต 800G optical transceiver รุ่นแรกของอุตสาหกรรมสำหรับ multicore fiber⁷⁴ HYC จัดแสดงชุดย่อยประกอบแบบพาสซีฟ MCF ครบชุด⁷⁵ LINK-PP เสนอ 400G QSFP-DD transceiver ที่ออกแบบสำหรับความเร็ว 400 กิกะบิตต่อวินาทีโดยใช้ MCF สี่แกน⁷⁶

MCF ถือว่าเป็นโซลูชันที่มีประสิทธิภาพสำหรับการเอาชนะขีดจำกัดความจุ Shannon ของระบบการสื่อสารออปติกปัจจุบัน ช่วยให้เพิ่มความจุแบนด์วิดท์แบบทวีคูณอย่างมีนัยสำคัญ⁷⁷ อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีมาตรฐานสำหรับการวัด crosstalk โดยมีหลายวิธีที่เสนอยังไม่ได้รับการยอมรับในหน่วยงานมาตรฐาน⁷⁸

MCF ถูกคาดการณ์ว่าจะทำงานภายในปี 2025 และการประกาศล่าสุดยืนยันว่าเทคโนโลยีนี้พร้อมจำหน่ายเชิงพาณิชย์แล้ว⁷⁹

Hollow core fiber ลดเวลาหน่วง

Hollow core fiber (HCF) ส่งแสงผ่านช่องว่างกลวงแทนที่จะเป็นแกนแก้วแข็ง⁸⁰ เนื่องจากแสงเดินทางเร็วกว่าผ่าน

[เนื้อหาถูกตัดทอนสำหรับการแปล]