数据中心的800G是使用PAM4还是相干技术？

在数据中心的400G时代，主要有两种调制方式，分别是应用于DC内部连接的PAM4以及DCI或边缘互联的相干方式。

PAM4是一种强度调制方式，其中以激光的打开和关闭来代表比特率。不同于2级幅度调制的NRZ，PAM4是4级脉冲幅度调制，这里的4代表四个不同的幅度状态。分别对应于 00、01、11和10四种状态，每个符号代表2比特信息。因此PAM4以53G波特率运行下，共可以承载100Gbps数据。

但是，采用PAM4调制的模块，如果实现400Gbps ，需要四个独立的波长以及独立的激光器、调制器和接收器。由于采用的直接调制器，其传输距离大多比较短。不过在此场景中，光纤资源丰富，每根光纤承载一个通道，即便多个波长也不是问题。这也是为什么在400G时，DC内部连接多采用PAM4。

在DCI长距互联场景下，PAM4显得有些力不从心，怎么解决？基于400ZR协议的相干调制，可以波特率约为 60Gbaud的双极化16QAM (DP-16QAM) 调制运行（光信号的相位和幅度中都被编码），支持单波长承载承载400Gbps或更高的速率。

当然这也就对光模块激光器提出了更高的性能要求，需要超窄线宽激光器、I/Q 调制器和相干接收器。与PAM4采用的直接调制相比，可以传输的更远。

那么，到了800G甚至1.2T/1.6T时代，以上这些技术在数据中心应用场景中谁最有竞争力？

随着技术的发展，PAM4的100G收发器也能达到更远的距离（Inphi的ColorZ 100G收发器），在800G时代，PAM4和相干的技术差距将变得更小。而决定一种技术是否具有竞争力，无非是考虑成本和功耗。下面我们就来看看这两方面。

在保持波特率不变的情况下，将数据速率加倍的最简单方法是复制硬件。比如说PAM4可以使用4或8个100G/200G波长，相干调制则可以使用2个400G波长。

另一种方式是提高波特率，比如说将波特率加倍到大约110Gbaud，PAM4仍然需要多个波长，相干模块来说，调制方式不变。但是波特率加倍将带来成本上的上涨。对于相干技术，则取决于IQ调制器和接收器是使用InP还是硅光子实现。

对于PAM4，可以使用间接调制EML，带有内置磷化铟（InP）的激光器。或者是使用硅光子调制器的集成阵列和InP激光器阵列。但无论是PAM4还是相干技术，InP模块成本较高，而硅光要便宜一些。

另外，在功耗上，随着芯片技术由7nm演进到5nm，甚至3nm，不仅仅是DSP处理速率的提升，而且在降功耗上也表现得越来越优异。如下图所示。相干模块和PAM4收发器的DSP功耗与CMOS关系。

可以看出，100G速率时PAM4的功耗比相干模块低将近10倍，但这种差异在使用5nm COMS的800G速率时，已经变得不那么明显了。

不过，在800G PLUGGABLE MSA的单通道200G的800G/1.6T白皮书中，认为基于200G每通道的直接调制检测的模块成本更低，功耗也最低，性价比最高，如下图所示。

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