全球資料流量正以驚人的速度增長,對資料中心網路性能的要求更高。傳統網路架構在應對超大規模資料量和超低延遲需求方面逐漸顯得力不從心,促使業界尋求創新技術以提升營運效率,例如雲端服務供應商微軟、亞馬遜等業者陸續導入。根據研調機構預估,2025年全球800G光收發模組出貨量將從800萬~1,000萬套成長至1,800萬~2,000萬套,成為主流,而接下來的1.6T光收發模組的需求則會逐漸浮出水面,成為業界研發的焦點。
由於1.6T級乙太網路光傳輸技術的研發被視為解決未來資料中心挑戰的關鍵方案。該技術不僅需要突破高速光學元件的設計極限,例如共封裝光學(CPO)、波分多工(WDM)和多纖芯光纖(SDM)等技術,還需結合新型調變格式(如PAM-8)與數位訊號處理技術,以克服傳輸過程中的訊號完整性挑戰,確保長距離傳輸的穩定性與可靠性。同時,全球網路設備供應商與光電技術開發者正積極投入,透過整合產業資源與制定標準化技術路徑,加速1.6T技術的商業化進程。此技術的實現不僅有助於應對大規模AI訓練與雲端資料分析的需求,還將推動資料中心網路架構的全面升級,為未來高效能網路的發展奠定堅實基礎。
大型資料中心網路需求
隨著雲端運算、大數據、人工智慧和物聯網的快速發展,其流量需求以驚人的速度成長。傳統的網路架構與傳輸技術已難以滿足未來資料中心的高效能需求,特別是在處理超大規模資料量和應對超低延遲需求方面。為此,1.6T級乙太網路光傳輸技術的研發成為提升資料中心網路性能的關鍵解決方案。目前,資料中心內部和資料中心之間的連接需要支持高速率、長距離且高效的資料傳輸。隨著400G和800G網路技術的商業化,下一代網路技術已瞄準1.6T的速率級別,藉此提升單位功耗效益並降低整體營運成本。同時,更高容量的網路架構有助於實現大規模AI訓練和雲端資料分析。因此,全球網路設備供應商與光學技術開發者積極投入,展開1.6T光學模組、光晶片和光電整合技術的開發。
1.6T乙太網路光傳輸技術的核心在於突破性光學元件和模組的設計,例如共封裝光學(CPO)技術、波分多工(WDM)方案以及新型光電材料的應用。這些技術不僅需要克服高速資料處理過程中的訊號完整性挑戰,還需要提升傳輸距離的穩定性及系統可靠性。同時,產業界也對標準化技術路徑取得共識表達渴望,以促進不同供應鏈之間的相容性,藉此加速技術落地和商業化應用。對於台灣而言,這一技術領域既是挑戰,也是機遇。台灣在光電元件製造、先進封裝以及系統整合方面具有深厚的基礎。加強先期研發投入,並整合上下游產業鏈,有望讓台灣成為推動1.6T乙太網路技術發展的主力,鞏固在全球資料中心網路市場的競爭地位。
新型態高速乙太網路
在資料中心網路中,採用乙太網路標準作為資料訊號傳輸方法,並完成400 G的標準化,成為電氣和電子工程師協會(IEEE) 802.3標準。關於800 G和1.6 T乙太網路標準的討論也已作為下一個標準開始。圖1顯示了標準化乙太網路標準(綠色)和新一代乙太網路標準(黑色)的具體配置。許多乙太網路標準使用多通道分配系統進行並行傳輸,以實現更高的乙太網路速度。以400G乙太網路訊號傳輸為例,平行傳輸4通道100G訊號,使用分波多工(WDM)或使用平行單模光纖(PSM)。目前正在討論的1.6T乙太網路標準是將200G訊號與8通道PSM復用的配置。

圖1、乙太網路標準化趨勢;資料來源:IEEE
隨著資料中心網路流量的增加,安裝了大容量的乙太網路交換機,乙太網路模組連接埠數量的增加是不可避免的。因此,對於未來的大規模資料中心網路,需要經濟型的1.6T大容量乙太網路模組來增加每個連接埠的容量並減少安裝數量。為此,需要將速度提高到每通道400G,並透過一根光纖和少量通道(4通道)平行傳輸訊號,或使用強度調變直接檢測(IM-DD)方法,在簡單的收發器配置中傳輸乙太網路資料訊號,也是一種有效的節約手段。在這方面,NTT提出的基於InP的異質接面雙極電晶體(InP HBT)的超寬頻放大器IC模組,對應於高達 110 GHz 的頻率(圖2(1))。在接收器方面,NTT獨創的數位訊號處理技術,使用非線性最大概似序列估計(NL-MLSE)來高精度類比光發射器、接收器以及傳輸線路中的失真訊號,透過將模擬訊號與接收訊號進行比較,接收訊號的誤碼率大大降低,從而能夠高品質接收每通道400 G的PAM-8訊號(圖2(2))。

圖2、NTT提出400G每通道IMDD訊號傳輸與接收技術;資料來源:NTT
從上述案例得知,面對資料中心的成長,未來乙太網技術的發展重點在於優化IM-DD技術的色散管理,結合新型調變格式(如PAM-8)和WDM、SDM技術的融合,將在未來扮演重要角色。使用多通道和多芯光纖來分擔不同波長訊號,可以有效減少由於色散導致的訊號失真,這樣的技術不僅提高了傳輸容量,還優化了光纖使用,實現長距離的高效傳輸
瞄準高速資料應用
隨著全球對高效能光模組需求的快速成長,台灣廠商在800G和1.6T產品線上的布局已取得顯著成果,顯示其在高速光通訊技術具有競爭力。佳必琪推出的800G OSFP SR8光模組專為高速資料中心應用設計,採用最先進的光電轉換技術,提供高達800Gbps的傳輸速率。採用850nm VCSEL陣列作為發送端,接收端則使用反式阻抗放大器(TIA)和PIN光電二極體陣列,確保高速、穩定的資料傳輸能力。訊芯已經完成800G產品線的全線布局,並計劃於明年開始量產出貨,目前越南廠設備已完成進駐並進行驗證,預期在今年開始大規模出貨,搶攻800G及51.2T Switch的市場商機。前鼎光電積極推進400G與800G產品線的完整性,400G產品去年正處於送樣階段,800G部分產品預計於今年進入量產,並建立技術平台以支持光收發模組的開發。聯亞自去年下半年開始量產800G產品,已成功穩定供應市場需求。同時,聯亞正積極開發1.6T的新規格產品,以提前布局下一代高速資料中心和光通訊應用需求。
結論
在因應雲端運算、大資料分析、人工智慧及物聯網所帶來的龐大資料流量挑戰,透過提升單位功耗效率和降低整體營運成本來滿足資料中心對高效能網路的迫切需求。同時,1.6T技術有助於AI大規模訓練及雲端資料分析,進一步鞏固了乙太網路標準在資料中心網路中的主導地位。技術層面上,1.6T乙太網路光傳輸的核心在於突破性的光學元件設計和技術整合,包括共封裝光學(CPO)、分波多工(WDM)、多芯光纖(SDM)等技術。新型調變格式(如PAM-8)以及色散管理的優化亦成為提高傳輸速率和穩定性的關鍵。同時,NTT已展示以InP HBT為基礎的放大器模組與數位訊號處理技術,透過非線性最大概似序列估計(NL-MLSE)有效降低信號誤碼率,為未來乙太網技術的進步奠定了基礎。從市場應用來看,800G和1.6T產品線的佈局顯示出廠商對高速光模組需求的前瞻性應對。以台灣為例,佳必琪推出的800G OSFP SR8光模組以及訊芯、前鼎光電、聯亞等企業的技術佈局和量產計劃,展現出台灣廠商在全球高速光通訊技術領域的競爭力。不僅如此,憑藉光電元件製造、封裝技術及系統整合的深厚基礎,以及矽光子技術平台與聯盟的建立,將進一步推動高速資料傳輸技術的下一個發展高峰。