8/20/2018,本篇文章謹(jǐn)以此本文獻(xiàn)給易飛揚(yáng)2018新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)暨第二屆硅基光電子技術(shù)論壇
作者：易飛揚(yáng) 李莫非

100G 數(shù)據(jù)中心正在趨向成熟，不管是從哪個(gè)角度，其中的技術(shù)都在趨于完美。100G 數(shù)據(jù)中心已經(jīng)可以承載大多數(shù)我們想要的事物，但是它最多是裝載人類生活的記憶和精神糧食，我們確實(shí)看到了一些計(jì)算的存在，但類似這樣的計(jì)算和上個(gè)時(shí)代的超算并無(wú)二異。如果我們不搞清楚數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的目標(biāo)，我們就不可能設(shè)計(jì)一個(gè)技術(shù)和應(yīng)用相互匹配的數(shù)據(jù)中心。

光互連技術(shù)從100G 正在走向200G 和400G ，也許我們可以說，100G 光互連也只是到2018年才達(dá)到穩(wěn)定的性能。所以我們基本可以斷言，在此之前建設(shè)的100G 數(shù)據(jù)中心都是危樓或建立在沙地上的房子，我們必須意識(shí)到這個(gè)存在的風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)下的大型數(shù)據(jù)中心基本沿襲了上個(gè)時(shí)代的100G CWDM4結(jié)構(gòu)，并伴隨AOC 和DAC。我們今天有必要重新復(fù)述一個(gè)話題：建議是把數(shù)據(jù)中心切分為傳輸結(jié)構(gòu)和互連結(jié)構(gòu)兩個(gè)部分，在傳輸層采用 WDM 有源架構(gòu)，而在互連層堅(jiān)定地采用平行的PSM結(jié)構(gòu)（包括平行光和平行電）。我們確實(shí)看到類似FB 的架構(gòu)是十分簡(jiǎn)潔，但是高成本的。所以我們也有必要論證成本經(jīng)濟(jì)性和架構(gòu)經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系。我們所要做的必須找到一種原則的排序關(guān)系，從而指引我們?cè)诶щy取舍中做出最佳抉擇。

100G CWDM4成為爆品是付出高昂代價(jià)的。主要的原因是上個(gè)時(shí)代光芯片的穩(wěn)定性和一致性欠佳。在上個(gè)時(shí)代，數(shù)據(jù)中心光互連處于毫無(wú)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)期。（好在，至少我認(rèn)為，易飛揚(yáng)在2018年8月份為該款產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是符合預(yù)期和應(yīng)用的）現(xiàn)在業(yè)界都明白：可靠性、產(chǎn)品壽命和維護(hù)成本這些是彼此關(guān)聯(lián)的。目前的結(jié)論基本支持CWDM4從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上符合100G 數(shù)據(jù)中心主流的特征，比較節(jié)約光纖，從維護(hù)多個(gè)不同款式產(chǎn)品到維護(hù)一個(gè)等等。但是從不同角度，這酷似簡(jiǎn)潔架構(gòu)的結(jié)論也有問題：

一、成本昂貴：在計(jì)算互連架構(gòu)的時(shí)候我們傾向于不計(jì)算光纖的成本，因?yàn)橛?jì)算這個(gè)成本處于本末倒置，引導(dǎo)我們的思維朝不能再土的方向。正如我們?cè)跇?gòu)造大廈的時(shí)候，不會(huì)考慮要用多少涂料一樣。光纖是為系統(tǒng)服務(wù)的，正如涂料是為大廈服務(wù)的，或者糧食是為人類三餐服務(wù)的一樣。在互連的所有架構(gòu)中引入WDM 技術(shù)，需要支付至少2-3倍模塊的成本。

二、總成本不經(jīng)濟(jì)：我們之所以不傾向在互連架購(gòu)中采用更多波分復(fù)用技術(shù)是因?yàn)槊芗�網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)分層最好是清晰的，可調(diào)度的。波分復(fù)用模塊主要是通過AWG或者自由空間光學(xué)技術(shù)把光纖成本砍掉3/4，但是它帶來高度的生產(chǎn)投入和工業(yè)界良品率問題。生產(chǎn)成本投入和良品篩選率犧牲了業(yè)界利潤(rùn)率。事實(shí)上我們了解到絕大多數(shù)互連的距離還是500米之內(nèi)，所以節(jié)省的光纖成本也是有限的。

三、維護(hù)成本是否經(jīng)濟(jì)：爭(zhēng)議在于維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性。維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性在于產(chǎn)品的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性。從產(chǎn)品穩(wěn)定性角度，目前CWDM4 的產(chǎn)品都在趨于成熟和可靠，但是和PSM類模塊還是差別一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)然這個(gè)數(shù)量級(jí)數(shù)據(jù)中心可以不考慮。那接下來就是網(wǎng)絡(luò)的可重構(gòu)性。所謂重構(gòu)就是在原來的地方推倒重來，是否還有剩下的東西。從人類綠色經(jīng)濟(jì)性的角度，如果要在本來的地方升級(jí)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，則我們有必要接下去論證未來的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)到底應(yīng)該是什么模樣？然后我們回來檢驗(yàn)這里的結(jié)論。

二年前我寫過《數(shù)據(jù)中心：平行還是波分復(fù)用》招致了一些批評(píng)。實(shí)踐中數(shù)據(jù)中心也正在走向CWDM4 覆蓋PSM4的結(jié)構(gòu)。正如人類走過的道路一樣，正確的視野被錯(cuò)誤的路線取代非常常見。一個(gè)從貧窮中長(zhǎng)大的孩子肯定和出身富貴的孩子在世界觀和金錢觀上完全不同。2018年的OFC 人們確實(shí)熱炒了一把400G，但是它的確是不成熟的。按照2018年初對(duì)400G 的理解，基本是跳過PAM4技術(shù)直接采用 100G 單波DSP 技術(shù)植入400G 模塊。也就是跳過200G 直達(dá)一種超乎想象的400G ，這個(gè)跳躍不是一代，而是兩代，現(xiàn)在我們知道這種愿望顯然是太過于樂觀了。

從NRZ 到PAM4 再到DSP 是一個(gè)漸進(jìn)型跨越，還是一步可以到達(dá)終極目標(biāo)的跨越？我們還是要回到是傳輸還是互連本身去討論。我認(rèn)為前兩者是互連架構(gòu)，而到DSP 基本就是傳輸領(lǐng)域的事情。
DSP 要處理的工作和PAM4調(diào)制有根本的區(qū)別。DSP 是否能在客戶側(cè)模塊走向成功仍舊是未知數(shù)，我基本難以理解如果不對(duì)鏈路光層做任何處理，如何能采用DSP 去處理收回的信號(hào)畸變。當(dāng)然正如我很多看法被時(shí)代的進(jìn)步逐步校正一樣，嘗試爭(zhēng)論、探索和試錯(cuò)正是人類技術(shù)和市場(chǎng)進(jìn)步必經(jīng)的領(lǐng)地。拋開對(duì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的不可預(yù)知，我們有4個(gè)分析架構(gòu)，覆蓋了200G和400G 網(wǎng)絡(luò)：



分析之一是200G NRZ 的架構(gòu)，這是一種采用8路平行信號(hào)的架構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是成本很低，密度很高，缺點(diǎn)是：光纖數(shù)量帶來的物理布線復(fù)雜性和一次性成本投入較高。

分析之二是 200G PAM4的架構(gòu)，這是一種在電域做調(diào)制技術(shù)革新的FR4架構(gòu) 。優(yōu)點(diǎn)是成本適中，密度很高，相對(duì)于NRZ 架構(gòu)去掉了大量光纖。缺點(diǎn)：如果有的話，和100G CWDM4雷同。

分析之三是 200G/400G 混合架構(gòu)，這種架構(gòu)將采用PAM4技術(shù)+8路復(fù)用的FR8 技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)是成本均衡，密度極高，光纖數(shù)量極少。缺點(diǎn)：光學(xué)結(jié)構(gòu)和模塊性能的穩(wěn)定性待察。

分析之四是：400G SIIICON 架構(gòu)，這種架構(gòu)借助SILICON 技術(shù)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)理想的100G 單波傳輸，且不需要采用DSP。這種架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)顯然是成本經(jīng)濟(jì)、密度適中、網(wǎng)絡(luò)高速而簡(jiǎn)潔。缺點(diǎn)是SILICON 光模塊屬于替代性技術(shù)，尚需要時(shí)間孕育。

由此我們有一個(gè)小結(jié)：
1）純粹100G CWDM4 架構(gòu)的演進(jìn)是200G FR4 ，再往下是無(wú)法演進(jìn)的，必須重新布線或增加光纖資源。
2）100G PSM4網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)是 200G DR4 或者200G SILICON DR4 ，也可以持續(xù)演進(jìn)為400G DR4。
3）200G NRZ 8路的網(wǎng)絡(luò)提供了富裕的光纖資源，未來演進(jìn)不是問題，將很可能浪費(fèi)掉一半光纖資源

我們目前沒有關(guān)注一個(gè)流行的400G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：400G DR4+400G FR4 ，基本上我們認(rèn)定這個(gè)架構(gòu)極其難以實(shí)現(xiàn)。這個(gè)架構(gòu)是人們超越技術(shù)難度的美麗幻象，從實(shí)用角度也不一定是經(jīng)濟(jì)的。

我們理解人們（也包括我們自己）一直在找尋一種簡(jiǎn)潔、可重構(gòu)以及成本經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)中心，但是人們的排序通常是：簡(jiǎn)潔===可重構(gòu)===成本===技術(shù)可實(shí)現(xiàn)。這違背了事物規(guī)律。實(shí)現(xiàn)違背事物規(guī)律的結(jié)果就是額外的開支。人類的確沒有什么做不到的，很多時(shí)候是不惜成本的任性。從專業(yè)的角度我們最好是：成本===技術(shù)===簡(jiǎn)潔===可重構(gòu)。

成本：數(shù)據(jù)中心必定必須成本導(dǎo)向。人類只有圍繞成本導(dǎo)向的經(jīng)濟(jì)是最合理且符合整體收益的。由于經(jīng)濟(jì)的出發(fā)點(diǎn)是成本和收益的關(guān)系。不計(jì)成本的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)扭曲了技術(shù)和簡(jiǎn)潔性以及世界秩序。

技術(shù)：技術(shù)是有其實(shí)現(xiàn)的時(shí)間進(jìn)程的，不同期技術(shù)的使用和成本呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的關(guān)系。成本決定了技術(shù)規(guī)模。而不是強(qiáng)行為一種技術(shù)去刻意降低成本。比如我們?yōu)樘��?yáng)能和電動(dòng)車強(qiáng)行推進(jìn)技術(shù)規(guī)模，從而降低成本，讓人類付出了極其高昂的代價(jià)。

簡(jiǎn)潔：簡(jiǎn)潔性不能泛泛去看，或從表面去看那一種幼稚的簡(jiǎn)潔。簡(jiǎn)潔性是一種過程設(shè)計(jì)的結(jié)果，它不能成為一種初衷。我們說設(shè)計(jì)必須簡(jiǎn)潔是指：蘊(yùn)藏所有能力和技術(shù)之后，找到一種簡(jiǎn)潔的表達(dá)。簡(jiǎn)潔是一種把復(fù)雜抽象后的藝術(shù)。表面的簡(jiǎn)潔可以理解為涂鴉也可以理解為一知半解。

可重構(gòu)：可重構(gòu)是非常困難的。人類走過的技術(shù)路線表現(xiàn)，技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)都是不可重構(gòu)的，這的確造成了大量浪費(fèi)�？芍貥�(gòu)使命要求人類必須按照計(jì)劃去做生產(chǎn)和投入。無(wú)節(jié)制浪費(fèi)為本的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)本質(zhì)是不可重構(gòu)的。目前人類還無(wú)法做到技術(shù)的可重構(gòu)，所以我們與其把計(jì)劃做好，也不要去想如何重構(gòu)！

以上為易飛揚(yáng)李總今年秋天對(duì)于數(shù)據(jù)中心這個(gè)發(fā)展中事物的整體思考！