光模块到底是个什么东西
最近听了《十分吸引》一期讲光通信的，嘉宾 Kevin 是做芯片系统的，博士学的是模拟电路设计。他从家里的光猫一路讲到 CPO，把「为什么数据中心里的网络成了算力的一部分」这件事讲通了。我自己天天看 GPU 集群的账单，GPU 之外那部分钱花在哪，以前只知道个大概，大概就是交换机和一堆光模块吧，具体每一只光模块里面在干什么，其实没细想过。听完才发现这条链和我之前写的存储墙其实是一回事，GPU 在等数据，等内存也好，等隔壁机柜的另一张卡也好，反正是在等。所以把这一期整理成一个系列，这是第一篇，先把光模块这个东西本身说清楚。
你家里就有一只光模块
光模块这个词，大家在新闻里听得挺多的，但好像默认它是个离自己很远的东西吧？其实每家每户都有一只。墙上那个连着一根细光纤、指示灯一闪一闪的小盒子，光猫，它就是一只光模块，只不过是一只低速的。Kevin 在节目里说，它和数据中心里那些高速模块比，速度差几十倍，但里面的基本构造是一样的。
光猫里面是一个单纤双向的光组件。发的方向有一颗激光器 laser，把要发出去的数据变成光；收的方向有一颗光电探测器 PD，把光纤里传过来的光变回电。PD 旁边还挂着一级放大器，叫跨阻放大器 TIA，因为收到的光实在太弱了，PD 出来的电流是微安级的，不先放大后面根本没法处理。收和发共用同一根光纤，靠的是两个波长，上行一个波长，下行一个波长，互相不打架。
这根光纤出了你家门，先在小区里汇到一个无源分光器上。无源的意思就是它不用插电，作用是把几十户的光纤合并成一根，典型的分光比是 1:32 或者 1:64，然后这一根一路通到运营商机房的设备上。从机房到你家，中间全程是光。规模上，中国的固定宽带接入用户 2025 年底是 6.91 亿户；还有个数字，光纤到户的端口占比 2025 年年中已经到 96.6%。这是全球最大的光接入市场。技术也在一代代往上走：最早的 GPON，总带宽 2.5G，几十户分；后来撑起千兆入户的是 10G PON；50G PON 中国移动 2025 年已经在试点，万兆入户在路上。一根光纤上几十户轮流用，每户签的万兆是突发峰值，不是分到手的保证带宽，大家不会同时跑满，所以 50G PON 下面给每户开万兆是成立的，真同时满载就分不过来了。
孙悦聊到 90 年代拨号上网，ADSL、ISDN 那些，走的全是电话线，全是电。节目里接着说，跨大西洋的海底电话电缆 1956 年就有了，第一条 TAT-1 只有 36 路，到七八十年代才做到几千路通话，但最早也都是电的形式，因为从技术门槛和成本上讲一定是电先。光一开始只接到国家骨干网的关键节点上，比如上海会有一个电信骨干网的接口，再往下每个基站、每户人家还都是电。等用户对带宽的要求上来了，最后都不得不转成光，因为光每公里的损耗非常小，跑远了衰减也涨得慢。老旧小区改光纤慢，也是同一笔账，挖沟埋光缆要花钱，运营商愿不愿意干看有没有人买单，石磊说那感觉就像老旧小区加装电梯，有的小区很顺利，有的一直推不动。
节目里还有个说法我觉得挺直观的：整张光通信网络像一套血管系统，光猫这个小盒子就是伸到最末梢的那根毛细血管。那数据中心里插满面板的那些又是个什么量级？
家里墙上的光猫是整张光网络最末梢的毛细血管，数据中心里 leaf 和 spine 之间插满面板的光模块才是主动脉
数据中心里的光模块
先看一个传统的云数据中心。一台服务器，先连到它头顶那台机柜顶上的交换机，这一段通常在三米以内，用的还是铜缆，一种叫 DAC 的直连铜缆。但从这台交换机再往上走，有一层叫 leaf、一层叫 spine 的交换网络，层和层之间就全是光了，100G、400G 的光模块插满面板。数据中心内部，服务器和服务器之间横着交换的流量，也就是所谓东西向流量，节目里的说法是七八成以上，AI 集群里还要更高。
AI 集群这边就更夸张了。训练大模型，成千上万颗 GPU 要连成一张网，行话叫 scale-out 网络。GPU 是并行计算的，节目里打了个比方，相当于很多张大嘴一起吃东西，特别吃带宽，这一点和 HBM 为什么要堆在 GPU 旁边是同一个道理，片内片外都在抢带宽。以前一颗 GPU 配不上那么多光模块，是因为所有的卡都装在一个机柜里，物理距离很近，根本用不着。现在是十万张卡，一个机柜几十张，NVL72 一柜是 72 张，十万张卡就是上千个机柜，占满一整层楼。房间这个角落的一台服务器，要和斜对角那台通信，中间隔着几十米甚至几百米，而且延时还得压得很低，不然大家没法一起协同跑同一个训练任务。这一段就只能走光。
带宽要求高，组网层级又多，Kevin 在节目里给的数字是平均一颗 GPU 要带动两到三只甚至更多的 800G 或者 1.6T 光模块。具体几只，得看你怎么组网，差挺多的，两层网络大概一比一上下，三层 leaf-spine 能到一比六，但方向是对的，反正光模块的需求量现在是直接挂在 GPU 出货量上的。
顺便说一句，这么贵的模块也只有一部分数据中心用得上。孙悦在节目里追问过，一个数据中心面积很大服务器很多，但不做大模型训练，是不是就不需要那么多长距离通信？敏姐说是的，小到一个公司自己的机房，几台机器之间基本全是铜线；做存储的机房也要光模块，但用不着这么高速的。800G、1.6T 这种需求，是 AI 训练和推理带出来的。
拆开一只 800G
现在把一只 800G 光模块拆开看看。Kevin 在节目里真的拿了一只老的多模模块给大家看，黑色的防尘口扒开，一端插光纤，另一端是金手指，插在交换机的面板上。一头进光，另一头出电，Kevin 的原话是，光模块干的事就是光电转换的通信。
里面是一条对称的信号链。先看发射方向，也就是电变光。八路、每路 112G 的 PAM4 电信号从模块尾部的金手指进来。PAM4 是脉冲幅度调制，用四个电压等级分别表示 00、01、10、11 两个比特，所以每路的符号率只有速率的一半。这些信号在主板 PCB 上已经跑了几十厘米，节目里的说法是，如果把 PCB 当成一条路，这条路非常颠簸，到金手指的时候波形已经糊得不成样子了。所以先过 DSP，一颗数字信号处理芯片，先做均衡和重定时，把信号洗干净。然后是驱动器，把干净但微弱的信号放大成能推动激光器的大摆幅。再往后是激光器或者调制器，可能是 EML，一种电吸收调制激光器，也可能是硅光调制器，在这里完成电变光。最后光信号经过发射光组件 TOSA 耦合进光纤，出发。接收方向原路返回：PD 把光变回电流，还是微安级；紧跟着 TIA 把它放大成可用的电压；然后进 DSP 的 ADC 采样、均衡、判决，最后从金手指出去。模块里还有一颗 MCU，一颗小的管理芯片，当体检医生用，实时上报温度、光功率、激光器的偏置电流。如果用的是 EML 激光器，一般还要配一颗半导体制冷器 TEC，把波长稳住，不过不是所有型号都配。
一只 800G 光模块拆开是一条对称的信号链：电从金手指进来，经 DSP 洗干净、激光器变成光进光纤；回来时探测器把光变回电、再经 DSP 从金手指出去
这条链现在也不是永远分成四块芯片，新一代的 PAM4 DSP 已经把 TIA 和激光驱动器一起集成进去了。功耗上一只 800G 模块 16 瓦上下，DSP 一颗就占差不多一半，是里面最大的单一耗电来源，这个后面讲封装之战的时候会展开，因为 CPO 要省的就是这块电。
型号怎么看
看型号分两步。先看封装，就是外形。800G 主流是 QSFP-DD 和 OSFP 两种「柜子」，QSFP-DD 宽 18.35 毫米，装机量更大，因为它向下兼容 200G 和 400G；OSFP 宽 22.58 毫米，稍微大一点，散热面积更大，高功耗的 AI 场景会优先用它，1.6T 基本走 OSFP 系，QSFP-DD1600 也有，兼容性更好，但压不住 1.6T 的热。
再看后缀，后缀是方案。SR 是多模短距，850 纳米波长，用 VCSEL 激光器，跑百米以内；DR 是并行单模，500 米；FR 是 2 公里；LR 是 10 公里，这三个都用 1310 纳米的 O 波段；ZR 是相干方案，80 公里以上，用 1550 纳米的 C 波段。后缀里的数字要小心一点，它不总是通道数。DR8、SR8 确实是 8 路并行，8 路 100G，走 8 对光纤；但 FR4、LR4 是 4 路、每路 200G，四个波长复用在一对光纤里，并行和波分复用是两种不同的做法，这两个很容易搞混。组合起来，「800G DR8」就是总共 800G、8 路、每路 100G、走 8 对并行单模光纤、传 500 米，数据中心同楼层互连的主力型号。
那从 800G 到 1.6T 是不是就是路数翻倍啊？孙悦在节目里正好问了这个问题。敏姐的回答是，1.6T 不是 16 路 100G，是 8 路 200G。原因很朴素，面板上能插的光纤就那么多，一股光纤只能把八个集成在一起，面板上的插槽口也有物理尺寸限制，所以只能用相同数量的光纤去承载翻倍的带宽，也就是每一路的速率翻倍。每路翻倍，收发两端的芯片，DSP、驱动器、激光器、TIA，速率和带宽就都得跟着翻倍，所以每升一代模块，里面的芯片基本要重新做一遍设计，敏姐说这里面模拟设计的难度是指数级往上走的。
价格也顺手说一下。第三方的 800G DR8 大概 $900 到 $1200 一只，OEM 品牌的能卖到 $6000 以上；同样 800G 的无源铜缆 DAC，半米到两米长的，$105 到 $300。模块比铜缆贵一个数量级以上。
那电为什么走不远
孙悦在这一段末尾的总结我觉得挺准的，电跑不远，光能跑，所以每次数据要跑远都得把电翻成光。
但这里有个问题一直没说：电为什么走不远？三米以内用铜缆没问题，几十米就必须换光，铜线到底卡在哪？这个下一篇速率每翻一倍，铜线能跑的距离就砍一半细讲。
本文整理自播客《十分吸引》第 75 期「光与电的游戏：有线通讯史的百年之争」，嘉宾 Kevin（芯片系统工程师），主播石磊、敏姐、孙悦。产业链的这套讲法是 Kevin 的，我只做了主题重编和文字整理，理解有偏差的地方锅在我。节目和本文都不构成任何投资建议，提到的公司只是产业链上的例子。