400G正在加速數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。隨著運(yùn)營(yíng)商將數(shù)據(jù)中心升級(jí)到更高的數(shù)據(jù)速率，格局已從100G轉(zhuǎn)移。本文探討400G光器件在數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)機(jī)遇、挑戰(zhàn)以及趨勢(shì)。

400G機(jī)遇與挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)中心需要400G

帶寬需求增加

• 服務(wù)器訪問端口速度從25G變?yōu)?00G
• 對(duì)數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)需求增加

成本下降

• 提高功率效率
• 更低的每位成本
• 減少供應(yīng)鏈成本

啟用新應(yīng)用

• 新服務(wù)和應(yīng)用的可伸縮性
• 新速率開啟了新的架構(gòu)和收入來源

400G面臨的挑戰(zhàn)

400G的增量部署于2019年開始，光模塊制造商已做好準(zhǔn)備在2020年提供更高的市場(chǎng)份額，但商用進(jìn)程緩慢，原因如下：

• 功耗：所有頂級(jí)ICP都對(duì)OSFP和QSFP-DD模塊消耗過多功率（12W或更高）表示了擔(dān)憂。但是，這種擔(dān)憂并沒有阻止進(jìn)一步的研發(fā)。例如，亞馬遜已經(jīng)在其Leaf-Spine配置中部署了2×200G版本的QSFP-DD。其他ICP還沒有廣泛部署，因?yàn)樗鼈冃枰页錾岷徒档凸牡姆椒▉碇С炙?/li>
• 價(jià)格：OSFP和QSFP-DD模塊的價(jià)格幾乎是四個(gè)100G CWDM QSFP28模塊成本的三倍。當(dāng)成本降低到兩倍，且功耗問題可以解決，預(yù)計(jì)產(chǎn)量將會(huì)增加。

圖表1：降低400G光模塊的成本和功耗

速率提高4倍，功耗提高2.5倍

圖表2：100G/400G光模塊的成本和功耗

資料來源：Juniper Networks, 2020

400G市場(chǎng)趨勢(shì)

在過去五年中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容提供商（ICP）數(shù)據(jù)中心已部署的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)范圍從10G升級(jí)到400G。在2015年，10G服務(wù)器連接成為常態(tài)，而Leaf-Spine中則為40G。在2017年，40G消失，取而代之的是從ToR-Leaf的連接中使用的100G有源光纜（AOC），而Leaf-Spine的連接中使用了100G光模塊，而服務(wù)器則以25G進(jìn)行連接。

在2019年末，主流的服務(wù)器連接仍然是25G，具有100G上行鏈路，Leaf-Spine連接中有多個(gè)100G，但是一些ICP已開始部署更高的數(shù)據(jù)速率。安裝包括50G服務(wù)器到ToR連接和2×100G形式的200G，以及2×200G和400G-LR8兩種形式的400G實(shí)現(xiàn)Leaf-Spine和Spine-super Spine連接?，F(xiàn)在，50G甚至某些100G服務(wù)器已成為標(biāo)準(zhǔn)，部分網(wǎng)絡(luò)已有多種形式的200G和400G。

圖表3：ICP數(shù)據(jù)中心的當(dāng)前狀態(tài)以及未來幾年的預(yù)期發(fā)展

過去五年來，ICP改變了光模塊的市場(chǎng)格局，因?yàn)樗鼈儞碛泻芨叩匿N量，因此能夠影響新的光模塊規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)和多源協(xié)議。從谷歌定制10×10G模塊到現(xiàn)在正在部署的100G-CWDM4光模塊，ICP都參與了研發(fā)工作。谷歌繼續(xù)推動(dòng)一些定制解決方案，例如2×100G，2×200G，最終是2×400G。不過盡管這些模塊數(shù)量不少，但標(biāo)準(zhǔn)解決方案將會(huì)有更多。

在數(shù)據(jù)中心內(nèi)過渡到400G

ICP數(shù)據(jù)中心內(nèi)的光模塊前景廣闊。領(lǐng)先的ICP的總收入已超過$ 1tn，并且還在繼續(xù)增長(zhǎng)。數(shù)字和云服務(wù)業(yè)務(wù)繼續(xù)蓬勃發(fā)展，這將推動(dòng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)路線圖。例如，線上企業(yè)需要數(shù)據(jù)中心功能來支持。因此，線上用戶的增長(zhǎng)將推動(dòng)新的數(shù)據(jù)中心建設(shè)以及升級(jí)到最高效網(wǎng)絡(luò)的需求；此外，受新冠疫情影響，將帶寬需求從企業(yè)推向了家庭，運(yùn)行這些網(wǎng)絡(luò)將需要更多光器件。從100G到400G的演進(jìn)目前正在進(jìn)行中，并將在未來幾年內(nèi)推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展。

預(yù)計(jì)將從2022年開始100G到400G過渡。100G連接將在2022年開始下降，但通過部署，在很多年內(nèi)將在企業(yè)數(shù)據(jù)中心中得到加強(qiáng)。到2025年，400G將占據(jù)大部分的市場(chǎng)份額；從2023年開始收入占比將最大。

圖表4：光模塊市場(chǎng)份額

圖表5：光模塊收入

市場(chǎng)通常從“小批量上市”解決方案開始，然后過渡到大批量。對(duì)于400G，DR4和FR4可能在2023年開始成為大批量解決方案。預(yù)計(jì)未來6年市場(chǎng)份額的復(fù)合年增長(zhǎng)率為169％，收入的復(fù)合年增長(zhǎng)率為72％。

圖表6：400G光模塊占比

數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的AOC和DAC

AOC將繼續(xù)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部增長(zhǎng)，其中25G AOC將由中國(guó)ICP來驅(qū)動(dòng)，并使用它們進(jìn)行服務(wù)器連接。企業(yè)數(shù)據(jù)中心過渡到100G：ICP數(shù)據(jù)中心過渡到400G。在所有垂直市場(chǎng)中，DAC將繼續(xù)用于大多數(shù)服務(wù)器連接。

圖表7：數(shù)據(jù)中心中使用的AOC

圖表8：數(shù)據(jù)中心中使用的DAC

數(shù)據(jù)來源：Omdia 2020

總結(jié)

• ICP的帶寬需求正在推動(dòng)數(shù)據(jù)中心光器件的發(fā)展以及對(duì)400G的需求。
• ICP主要在Spine-Super Spine以及一些Leaf-Spine連接中部署400G。–大部分為DR4（500m）和FR4（2km）
• 隨著企業(yè)和中小型企業(yè)繼續(xù)采用云技術(shù)，ICP數(shù)據(jù)中心將繼續(xù)增長(zhǎng)。
• 交換機(jī)和光學(xué)生態(tài)系統(tǒng)已準(zhǔn)備就緒，可以支持400G數(shù)據(jù)中心。
• 新的服務(wù)器部署正在使用DAC和AOC過渡到50G及以上的連接。