随着AI算力需求的迅速增长,传统铜缆在高频传输中的散热与损耗问题已接近极限,“以光代电”逐渐成为数据中心的重要发展方向。AI光通信目前主要依赖三大光源技术:磷化铟(InP)连续波分布回馈激光二极管(CW-DFB LD)、垂直腔面发射激光(VCSEL)以及Micro LED。这三种技术在传输距离、功耗和架构设计上各有分工,满足长、中、短距离的多样化需求。
在中距离传输领域,VCSEL占据主导地位。其通过直接开关方式传输信号,无需外接调制器,具备低功耗和低成本的优势,广泛应用于100米内的机柜间连接。数据显示,VCSEL的单通道速度约为10~50Gbps,功耗可降至1~4 pJ/bit,整体性能与成本较为均衡。然而,由于散热和良率的限制,其通道数通常仅数十个,扩展性相对有限。
长距离传输则由InP激光技术负责。InP激光具有高功率和单波长稳定输出的特点,采用连续波设计,需搭配外部调制器将电信号转换为光信号。尽管架构复杂且成本较高,但其支持最远约2,000米的传输距离,单通道速度可达25~100Gbps,是数据中心骨干网络和高速互联的核心技术。其功耗约为5 pJ/bit,主要应用于高端场景。
近年来备受关注的Micro LED则专注于极短距离的高速互连。与InP和VCSEL不同,Micro LED采用“多晶粒、多通道”架构,每个晶粒即为一个传输通道。虽然单一通道速度仅约1~4Gbps,但通过数百通道并行传输,整体模块带宽可达Tbps级别。此外,其功耗低于1 pJ/bit,耐高温性能可达125°C,并具备冗余机制,即使部分晶粒失效仍能正常运行,在高密度AI环境中展现出显著优势。
与传统铜缆相比,这三大光源技术在带宽和功耗方面展现出明显优势。铜缆虽成本较低,但传输距离仅约1米,即使升级为主动式电缆(AEC)也难以突破距离和散热限制,表明光通信已成为不可逆转的趋势。
整体来看,InP、VCSEL和Micro LED共同构成了长、中、短距离传输的完整技术拼图:InP支撑骨干网络,VCSEL负责机柜互联,Micro LED则有望在10米内的高速场景中取代铜缆,成为“最后一公里”的关键解决方案。