Волоконна оптика для центрів обробки даних: стан справ у 2025 році

Оновлено 11 грудня 2025 року

Оновлення за грудень 2025: Ринок оптичних компонентів для передачі даних зростає більш ніж на 60% і перевищить $16 млрд у 2025 році. Поставки трансиверів 800G демонструють 100% річне зростання. Трансивери 1.6T запускаються у виробництво для застосувань NVIDIA та гіперскейлерів. NVIDIA анонсує перемикачі з кремнієвою фотонікою та співінтегрованою оптикою. Google демонструє 40% економії енергії завдяки оптичній комутації каналів. OSFP-XD стандартизовано як основний носій 1.6T (92% контрактів гіперскейлерів).

Ринок оптичних компонентів для передачі даних зросте більш ніж на 60% і перевищить $16 млрд доходу протягом 2025 року, що зумовлено насамперед продовженням зростання поставок 400G та 800G.¹ Поставки оптичних трансиверів 800G досягнуть 100% річного зростання у 2025 році.² NVIDIA анонсувала перемикачі з співінтегрованою оптикою на основі кремнієвої фотоніки, які повністю усувають потребу у змінних модулях трансиверів.³ Google продемонструвала 40% економії енергії завдяки впровадженню оптичної комутації каналів.⁴ Технологія волоконної оптики розвивається одночасно на багатьох фронтах, перебудовуючи архітектуру з'єднань центрів обробки даних для ери ШІ.

Вимоги до пропускної здатності для навчання та інференсу ШІ підштовхують оптичні з'єднання за межі традиційних обмежень. Кластери GPU потребують терабітів на секунду сукупної пропускної здатності з мінімальною затримкою. Перехід від трансиверів 400G до 800G і 1.6T прискорюється, оскільки гіперскейлери вичерпують наявну ємність. Нові архітектури, включаючи лінійну змінну оптику, співінтегровану оптику та оптичну комутацію каналів, кидають виклик домінуючій моделі змінних трансиверів, що визначала останнє десятиліття.

800G стає основним стандартом

До 2025 року оптичні модулі 800G більше не є технологією майбутнього — вони представляють вибір за замовчуванням для нових інсталяцій у центрах обробки даних ШІ та хмарних мережах гіперскейлерів.⁵ Вибухове зростання навантажень ШІ, великих мовних моделей з трильйонами параметрів та щільних кластерів GPU підштовхує традиційні мережі 100G, 200G та 400G до їхніх меж.⁶ Галузеві дослідження та дорожні карти постачальників показують, що оптика 800G домінуватиме в нових впровадженнях у кластерах ШІ та великих центрах обробки даних, особливо у форм-факторах OSFP та QSFP-DD.⁷

Поставки оптики 800GbE зростуть на 60% у 2025 році.⁸ Це зростання є продовженням 250% річного збільшення впроваджень оптичних трансиверів 400G та вищих швидкостей у 2024 році.⁹ Прискорення відображає як розширення інфраструктури, так і цикли технологічного оновлення, коли оператори замінюють застаріле обладнання 100G та 200G.

Період з 2024 по 2026 рік знаменує фазу масового впровадження 800G.¹⁰ Ця технологія витісняє 400G як пріоритетний вибір для модернізації мережі центрів обробки даних.¹¹ Організації, що планують інвестиції в інфраструктуру, повинні вважати 800G базовим рівнем для нових впроваджень.

Трансивери 1.6T виходять у виробництво

Перехід до оптики передачі даних 1.6T починається у 2025 році, хоча серійне виробництво залишається обмеженим окремими застосуваннями NVIDIA та гіперскейлерів.¹² Поставки залишатимуться на рівні менше одного мільйона одиниць за рік.¹³ Покоління 1.6T суттєво не вплине на темпи зростання 400G та 800G до 2026 року.¹⁴

Accelink Technologies випустила модуль 1.6T OSFP224 DR8, що підтримує швидкості 8×200G.¹⁵ Модуль 1.6T-DR8 від Coherent у корпусі OSFP інтегрує DSP NVIDIA для задоволення вимог мереж ШІ.¹⁶ Ці ранні продукти демонструють готовність до виробництва, поки обсяги поступово зростають.

Зусилля галузевої стандартизації під керівництвом Open Compute Project тепер надають пріоритет OSFP-XD як основному носію 1.6T.¹⁷ Дев'яносто два відсотки контрактів гіперскейлерів на центри обробки даних у 2025 році визначають цей форм-фактор через його готовність до 224G SerDes.¹⁸ Стандартизація забезпечує ясність закупівель для організацій, що планують багаторічні інфраструктурні програми.

Дивлячись у майбутнє, трансивери на 3.2 терабіта очікуються до 2026 року.¹⁹ Галузь переходить до вищих швидкостей передачі даних, при цьому з'єднання 200G на канал, як очікується, стануть масовими у 2026 та 2027 роках, прокладаючи шлях для трансиверів 800G та 1600G на цих швидкостях каналів.²⁰

Форм-фактори та питання енергоспоживання

Форм-фактор OSFP забезпечує сукупну пропускну здатність 800 гігабіт на секунду з використанням 8 ліній по 100G.²¹ Більший форм-фактор порівняно з QSFP-DD вміщує інтегровані радіатори та підтримує енергоспоживання до приблизно 15 ват.²² Тепловий запас виявляється критичним, оскільки вимоги до енергоспоживання трансиверів зростають.

Оптика 800G створює нові інфраструктурні виклики.²³ Модулі споживають від 14 до 20 ват і більше, навантажуючи системи охолодження комутаторів та енергетичні бюджети стійок.²⁴ Більший форм-фактор OSFP допомагає керувати тепловими вимогами, але ретельне планування залишається необхідним.²⁵

Міграція на 800G часто вимагає більшої кількості волокон, кабелів MTP та суворіших вимог до полярності та чистоти.²⁶ Інвестиції в інфраструктуру виходять за межі самих трансиверів до пасивної кабельної системи.

Ключові постачальники включають Innolight (тепер TeraHop), Coherent та Eoptolink для комплектних модулів.²⁷ Coherent, Broadcom та Lumentum постачають критичні оптичні компоненти, включаючи лазери та фотодетектори.²⁸

Лінійна змінна оптика зменшує енергоспоживання

Технологія лінійної змінної оптики (LPO) видаляє мікросхему цифрового сигнального процесора (DSP) з модуля трансивера.²⁹ Модуль натомість покладається на DSP хост-платформи, використовуючи лінійну схему керування з трансімпедансними підсилювачами та мікросхемами драйверів, що підтримують відмінну лінійність та можливості еквалізації.³⁰

Економія енергії є суттєвою. Традиційний трансивер 400GbE з DSP споживає від 7 до 9 ват.³¹ Трансивер 400GbE LPO зазвичай потребує лише від 2 до 4 ват.³² DSP складає приблизно 50% енергоспоживання змінного модуля, що робить його основною ціллю для підвищення ефективності.³³

Технологія LPO забезпечує до 90% менше затримки.³⁴ Відсутність DSP видаляє етап обробки зі шляху передачі даних.³⁵ Зменшення затримки стало ключовим драйвером впровадження LPO у з'єднаннях комутатор-комутатор, комутатор-сервер та GPU-GPU для машинного навчання та високопродуктивних обчислень.³⁶

Переваги у вартості доповнюють переваги в енергоспоживанні та затримці. Мікросхема DSP є найдорожчим компонентом у традиційній оптиці.³⁷ Її видалення забезпечує суттєву економію у масштабі.

LPO найкраще працює в середовищах з короткими з'єднаннями та хост-обладнанням, розробленим для лінійного керування.³⁸ З'єднання від стійки до комутатора листового рівня, зазвичай менше 100 метрів і часто менше 5 метрів, є основними застосуваннями.³⁹ Внутрішньокластерні фабрики ШІ та HPC, що з'єднують GPU в межах однієї стійки або суміжних стійок, виграють від характеристик LPO.⁴⁰

Багатостороння угода про LPO включає 50 компаній у сферах мережевих технологій, напівпровідників, з'єднань та оптики, що співпрацюють над тестуванням сумісності.⁴¹ Однак відсутність повних стандартів для з'єднань оптичних модулів уповільнює впровадження, попри зростаючий тиск на зменшення енергоспоживання центрів обробки даних.⁴²

Співінтегрована оптика трансформує архітектуру

Співінтегрована оптика (CPO) інтегрує оптичні механізми безпосередньо з ASIC комутаторів або процесорами на спільній підкладці.⁴³ Цей підхід повністю усуває змінні модулі трансиверів, покращуючи енергоефективність у 3,5 рази та підвищуючи надійність у 10 разів порівняно з традиційними архітектурами.⁴⁴ Порівняно зі змінними трансиверами, CPO зменшує енергоспоживання на 50% та збільшує щільність пропускної здатності втричі.⁴⁵

NVIDIA анонсувала інтеграцію CPO на GTC 2025. Дженсен Хуанг представив мережеві комутатори з співінтегрованою оптикою, що поєднують фотоніку та електроніку в єдиному корпусі для вищої продуктивності та ефективності.⁴⁶ Комутатор Quantum-X, доступний у другій половині 2025 року, та комутатор Spectrum-X, запланований на другу половину 2026 року, забезпечують мікросхеми співінтегрованої кремнієвої фотоніки 1.6T та 3.2T.⁴⁷

Фотонний комутатор Quantum-X забезпечує загальну пропускну здатність 115,2 терабіт на секунду з використанням двох модулів CPO.⁴⁸ Кожен модуль містить ASIC Quantum-X800, побудований на процесі TSMC 4N зі 107 мільярдами транзисторів та шістьма оптичними компонентами, включаючи 18 кремнієвих фотонних механізмів.⁴⁹ Мікрокільцеві модулятори на 200 гігабіт на секунду досягають 3,5-кратного зменшення енергоспоживання.⁵⁰

Енергетичні обмеження стимулюють впровадження CPO. За словами Дженсена Хуанга, енергія є найважливішим ресурсом для інфраструктури ШІ.⁵¹ Кожен GPU потребує шість змінних трансиверів для перетворення електричного сигналу в оптичний, кожен з яких споживає 30 ват.⁵² Масштабування до мільйона GPU споживало б приблизно 180 мегават — нестійка цифра для великомасштабних систем.⁵³

Delta анонсувала Ethernet-комутатор CPO на 51.2T на базі рішення Broadcom Tomahawk 5-Bailly для задоволення зростаючих вимог мереж ШІ.⁵⁴ Ayar Labs та Alchip Technologies оголосили про стратегічне партнерство для прискорення масштабування інфраструктури ШІ з використанням технології CPO з передовим пакуванням TSMC.⁵⁵

Великомасштабні впровадження CPO прогнозуються між 2028 та 2030 роками.⁵⁶ Ранні продукти від Broadcom були відвантажені у 2024 та 2025 роках, але впровадження вимагає нових архітектур комутаторів, кабелів та стандартів.⁵⁷ Галузеві прогнози передбачають зростання поставок портів CPO від мінімальних обсягів сьогодні до десятків мільйонів до 2029 року.⁵⁸

Ринок кремнієвої фотоніки прискорюється

Ринок кремнієвої фотоніки генерує $3,11 млрд у 2025 році, і прогнозується його зростання із середньорічним темпом 27,21%, досягнувши $10,36 млрд до 2030 року.⁵⁹ Сильне зростання зумовлене зростаючим попитом на високошвидкісну передачу даних у сферах ШІ, хмарних обчислень та квантових технологій.⁶⁰

ШІ є найбільшим драйвером розвитку трансиверів на основі фотонних інтегральних схем.⁶¹ Більш продуктивні прискорювачі ШІ вимагають більш продуктивних трансиверів, при цьому трансивери на 3,2 терабіт на секунду очікуються до 2026 року.⁶² Ця технологія забезпечує високопропускні, енергоефективні з'єднання, необхідні для масштабування систем ШІ.⁶³

Розміщення оптичних механізмів поряд з ASIC комутаторів скорочує електрооптичні перетворення та зменшує енергоспоживання на рівні стійки до 40%.⁶⁴ Випробування оптичної комутації каналів Google підтверджують переваги у затримці.⁶⁵ І NVIDIA, і Marvell тепер надають зразки власних співінтегрованих модулів, що спрощують компонування плат для кластерів ШІ.⁶⁶

Промислова екосистема поєднує вертикально інтегрованих лідерів, включаючи TeraHop (раніше InnoLight), Cisco, Broadcom та Marvell, з інноваційними стартапами, включаючи Ayar Labs, Lightmatter, Celestial AI та Nubis Communications.⁶⁷ Китайські гравці, включаючи TeraHop, Hisense та Accezlink, відвантажують мільйони модулів, що живлять з'єднання ШІ.⁶⁸

Багатожильне волокно збільшує щільність

Багатожильне волокно (MCF) містить кілька незалежних світлопровідних жил в одному волоконному стренді.⁶⁹ На відміну від традиційного одномодового або багатомодового волокна з однією жилою, MCF діє як багатосмугова магістраль, де кожна жила одночасно несе окремий канал даних.⁷⁰ Ця конструкція драматично збільшує ємність волокна та просторову щільність без збільшення фізичного розміру кабелю.

Чотирижильне MCF може збільшити ємність пропускної здатності в межах того ж форм-фактору в чотири рази.⁷¹ Семижильне волокно може замінити сім одножильних волокон, значно покращуючи використання простору.⁷² Передача більшої кількості даних через одне волокно є за своєю природою більш енергоефективною, ніж живлення кількох окремих волокон та пов'язаної з ними електроніки.⁷³

На OFC 2025 Eoptolink продемонстрував перший у галузі оптичний трансивер 800G для багатожильного волокна.⁷⁴ HYC представила повну серію пасивних підзбірок MCF.⁷⁵ LINK-PP пропонує трансивери 400G QSFP-DD, розроблені для швидкостей 400 гігабіт на секунду з використанням чотирижильного MCF.⁷⁶

MCF вважається ефективним рішенням для подолання межі ємності Шеннона поточних систем оптичного зв'язку, що дозволяє суттєве експоненціальне збільшення ємності пропускної здатності.⁷⁷ Однак стандарту для вимірювання перехресних завад поки не існує, кілька запропонованих методів ще не узгоджені в органах стандартизації.⁷⁸

Прогнозувалося, що MCF буде працювати до 2025 року, і нещодавні анонси підтверджують, що технологія тепер комерційно доступна.⁷⁹

Порожнисте волокно зменшує затримку

Порожнисте волокно (HCF) передає світло через порожній простір, а не через тверду скляну жилу.⁸⁰ Оскільки світло рухається швидше через

[Контент скорочено для перекладу]