T/CESA 1266-2023 半导体集成电路 光互连接口技术要求

ICS31.200

CCSLS6

团体标准

T/CESA1266-2023

半导体集成电路光互连接口技术要求

Semiconductorintegratedcircuits-technicalrequirementforoptical

interconnectioninterface

2023-07-27发布2023-09-01实施

中国电子工业标准化技术协会发布

T/CESA1266-2023

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.＿＿，版权保护文件

版权所有归属于该标准的发布’机构，除非有其他规定，否则未经词，可，此发行物及其章节不得以其

他形式成任何手段进行复制、再版或使用，包括电子版，影印件，成发布在互联网及内部网络等。使用

词，可可于发布机构获取。

T/CESA1266-2023

目次

前言，，，.........................................................................Ill

I范围........................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．....•....•..•....•....•....•...1

4缩略语..............................................................................3

5基于共封装11交发哥哥的数据中心光互连系统架构..................................4

5.1概述............................................................................4

5.2共封装收发器的多种实现方式......................................................5

5.3基于共封装收发器的交换机配置及传输方式..........................................6

5.4基于共封装收发器的服务器配置及传输方式..........................................7

6通则...............-……·……............................8

7交换机共封装收发器..................................................................9

7.1基于共封装收发哥哥的交换机总体布局.....................................9

7.2共封装收发器光学特性...................................................9

7.3共封装收发器电学特性............................................…..•....•.13

7.4共封装收发器数字管理接口．．．．．．．……………··…..•....•.16

7.5共封装收发器机械结构............................................…..•......16

8服务器共封装收发器.................................................................18

8.l基于共封装收发器的服务器网络接口卡总体布局．．．．．．．．..•....•....•..18

8.2共封装收发器光学特性............•..•..•..•..•...•......•....18

8.3共封装收发器电学特性......•..•..•..•..•..•..•..•...•......•....18

8.4共封装收发指数字管理接口....•..•..•..•..•..•..•..•...•......•....20

8.5共封装收发指机械结构......•..•..•..•..•..•..•..•...•......•....20

II

T/CESA1266-2023

目lj~

本文件按照GB/Tl.1-2020《标准化工作导则第l部分：标准化文件的结构和｜起草规则》的规定起

草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的资任。

本文件由中国计算机互连技术联盟CPO标准工作组、中国电子技术标准化研究院提出。

本文件由中国电子技术标准化研究院、中国电子工业标准化技术协会归口。

本文件起草单位：中国电子技术标准化研究院、无锡芯光互连技术研究院有限公司、无锡芯光集成

电路互连技术产业服务中心、中国科学院计算技术研究所、东莞立讯技术有限公司、苏州｜卓~J't子科技

有限公司、苏州、｜旭创科技有限公司、青岛海信宽带多媒体技术有限公司、苏州易锐光电科技有限公司、

江苏奥雷光电有限公司、苏州盛科通信股份有限公司、波亿光电子深圳有限公司、上海曦智科技有限公

司、芯耀辉科技有限公司、南通赛勒光电科技有限公司、超聚变数字技术有限公司。

本文件主要起草人：郝沁汾、高皇圣、张拥健、姚超男、张光、熊m、王长江、陈亦凡、然冬梅、

张强、莫今瑜、于山山、方刘禄、甘甫t克、赵明、任翔、尹航、孔宪伟、王少勇。

III

T/CESA1266-2023

半导体集成电路光互连接口技术要求

范圄

本文件界定了交换机与服务吉普中所使用的共封被收发器系统架构，规定了与共封线光收发器栩关的

交换机与服务器网络接口卡的总体布局、光学特性、电学特性、数字管理接口、机械结构等技术要求。

本文件适用于采用共封线收发器技术的微电子芯片光互连接口。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，标渡日期的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件：不标技日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。

IEEEP802.3bs111-2017200GI;>/s.fll400Gb/s操作的媒体访问控制参敛、物理层和管理参数（Media

AccessControlParameters,I:’hysicalLayersandManagementParameLersfor200Gb/sand400Gb/s

Operation）。

IEEEStd802.3cu阳－2021单．模光纤上每波长lOOGb/sJfll400Gb/s操作的物理层和管理参数

(PhysicalLayersandManagement,Parametersfor100Gb/sand400Gb/sOperat,ionoverSingle

-ModeFiberat100Gb/sperWavelength）。

mEEP802.3ck1~-2022~庄子lOOGb/s信令的IOOGb/s、200Gb/s和400Gb/s电气接口的物理层规范和

管理参数（Phy创calLayerSpecificationsandManagementParametersfor100Gb/s,200Gb/s,and

400Gb/sElect,ricalInterfacesBasedon100Gb/sSignaling）。

Off2019.065.10-2021.CE1-112G-XSR-P1\M4超短距离接口（CEI-U2G-XSR-PAM4ExtraShonReach

Interface）。

QSFP-DD/QSFP-DD800/QSFP112HIVRev6.3-2022QSPP-DD/QSFP-DD800/QSFP11Z硬件规格：QSfP双

密度拙和QSFP1X可f爵王飞收发器硬件规范（QSFP-DD/QSFP-DD800/QSFP112HardwareSpecificationfor

QSFPDOUBLEDENSITY8XANDQSFP4XPLUGGABLETRANSCEIVERSO）。

ImplementationAgreementOIF--CEI-05.0-2022OIF通用电气I/O(CEI)-6G+bps,llG询问，25G+bps,

56G+bps和l12G+bps1/0的电气和抖动互操作性协议（ConunonElectrical1/0(CE!)-Electricaland

JitterInteroperabilityagreementsfor6G+bps,IJG+bps,5G+bps,56G+bpsand112G÷bpsI/O）。

PhysicalInterface-8FC-PI-8REV1.4-2022信息技术－纤通道协议－物理接口号（Information

technology-FibreChannel-PhysicalInterfaces-8）。

CMISRev5.1-2021边用管理接口规范（ConunonManagementInterfaceSpecification）。

3术语和定义

下11J术语和E主义适用于本文件。

T/CESA126合－2023

3.1

共封装收发器co-packagedoptics

区别于传统可插拔光楼块的，将光子集成芯片（PTC）、电驱动集成芯片（ETC）与主机专用集成电路芯

片。lostASIC）连接在同一级基板上的光收发器技术及其应用场景。

3.2

时钟数据恢复clockdatarecovery

从接收到的信号中提取出数据序列，并且恢复出与数据序列相对应的时钟时序信号，从而还原接收

到的具体信息的通信技术。

3.3

光子集成芯片photonicsintegratedcircuit

利用大规模集成电路工艺将多个光学：器件集成所形成的芯片。

3.4

电子集成芯片electronicintegratedcircuit

利用大热！模集成电路工艺将多个驱动与放大电路集成所形成的芯片。

3.5

边模抑制比side-modesuppressi。nrati。

在全阴市lj条件下主纵筷光功率和｜最大边模光功率的比例．

3.6

脉冲幅度满制pulseamplitudemodulation

载波脉冲的l幅度随调制信号而变化的信号调l~tl方式。

3.7

$行外设接口serialperipheralinterface

采用主从模式（Master-Slave）架构的全双工同步通信总线按口．

3.8

外部激光源externaIIasersource

被设计置手系统外国工作的激光器光源。

3.9

相对强度噪声relativeintensitynoise

激光苦苦的l噪声强度和激光器平均功率的比倍。

3.10

极短距离extrashortreach

小子就等于50oua的信号互连距离。

3.11

囚通道小封装可插拔收发器quadsmalIform-factorpluggable

具有四个独立的全双工收发遥远的小型可插拔光核块。

3.12

多光纤压入连接器multi-fiberpushonconnector

多芯多通道的插拔式光纤连接糕。

3.13

角度物理接触angledphysicalcontact

插针端丽带有角度的光纤连接器端丽类型。

3.14

2

T/CESA1266-2023

网络接口卡networkinterfacecard

用于连接计算机与外界局域网计算通信的硬件。

3.15

多j原协议multis。urceagreement

多供应商之间协商形成的、用于＊ll~~专供应商兼容的产品规范。

4缩略i吾

下列缩回白话适用于本文件。

APC角度物理接触（ang]edphysicalcontact)

ASfC交换机专用集成电路（appl"icationspecifieintegratedcircuit)

CDR时钟数据恢复（clockdatarecovery)

CPO共封装收发器（co-packagedoptics)

!JEMUX解复用器（demultiplexer)

DR44通道单模光纤500m传输（datacenteγreach4)

!JR88通道单棋光纤500m传输（datacenterreach8)

!JSP数字信号处理（cligitalsignalprocessing)

ETC电子集成芯片（electronicintegratedcircuit)

ELS外部激光源（externallasersource)

Fll'.I4通i远离主校光纤2km传输（fiberreach4)

FW1笑块固件（firmware)

LD激光二极管（laserdiode)

~MC介质访问控制（mediumaccesscontrol)

MPOconneclor多光纤压入连接器（mulLi-fiberpushonconneclor)

MSA多源协议（multisouτceagreement)

MT机械式（mechanicaltype)

MUX复用器（mullip1exer)

NC无连接（nolconnecLed)

NIC网络按口卡（networkinlerfacecard)

PAM脉冲幅度调结1)(pulseampliludemodulation)

PIC光子集成芯片（photonicsintegratedcircuit)

QSFP四通道小封装可插拨11史发器（quadsm臼11form-factorpluggable)

JUN相对强度噪声（relaLiveintensitynoise)

llX接收单元机（receiver)

SerDes串行与解＊器（serializeranddeserializer)

SMSR边模抑制比（side-modesuppressionraUo)

SPl申行外设按口（serialperipheralinterface)

Tl1＼跨阻放大器（trans-impedanceamplifier)

TX发射单．元机（transmiller)

XSR极短距离（extrashorlreach)

3

T/CESA126合－2023

5基于共封装收发器的数据中心光互连系统架构

5.1概述

数据中心主要包括数据通信产品（交换机〉及服务器产品，在服务器和｜交换机之间边给采用光互淫。

基于共封装收发器的光B.，连系统描述如下。

交换机假I］规格为L6Tb/s，并采用兴封装收发器技术，以800G芯片姐为基本单元，其中16个共封接

收发器靠近ASTC，适用于25.6Tb/s交换机产品。

交换机侧共封装收发怨包含两种技术路线实现，一种使用800G-DR8基本单元，另一种使用800G-2

×FR4基本正在元，均采用且在芯片方案。同时，考虑未来共封装收发器技术的演进车Ui在按规格一致性，也

定义了服务器侧400G共封装收发器的技术规范，以400G芯片组为基本架构单元，可用于服务器网络接口

卡，其中2个共封装收发器近网络接口卡上的网络控制芯片，见图1.

图1微电子芯片光互连接口应用示意图

交换机侧1.6Tb/s共封装11虞发器是25.6Tb/s交换机的核心组件。收发辘辘块通过光连按向交换机芯

片提供光1/0并被转换为短距离也按口。交换机侧l.6Tb/s与服务器侧400Gb/s收发器模块内部构成见图2、

图3。

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因2交换机假lj1.6Tb/s收发器模块构成框固

~

T/CESA1266-2023

4例如400G

服

务

4通边创总i草纤

哥哥｜｜光

敛字仿兮处理芯片／时钟电子集成芯片／先例

侧

恢复芯片子i阜成芯片

图3服务器侧400Gb/s收发器模块构成框图

交换机侧l.6Tb/s收发器模块与服务器侧400Gb/s收发器模块均包括DSP芯片或CDR芯片、i阴市lj器驱动

器（Driver）芯片、T1A芯片、光发射手II接收芯片。收发怒楼块使用ELS来提供高光功率光骂自确保激光器的

可靠性。

在l.6Tb/s迷察，下，交换机和共封装收发器之间维持2个i在率为800Gb/sfl~~女发电通道，~ll交换机芯

片的MAC组件速率实现最高为800Gb/s。交换机芯片的SerDeι电接口发j兰和接收采用16×ll2Gb/sXSR电

信号。收发者在中的驱动和放大咆路以及光收发通道在本文件中并未限制实现方式，主l二具体实现方式可为

2×800Gb/s或4×400Gb/s，收发链路组｛牛规格应符合表l的规定：如总集成DSP芯片的悄况，则。”支持迷

率采用2×800Gb/s。11文发器线路侧发送手fJ接收迷惑规格采用2个800Gb/s的收发光通道，其中每个800Gb/s

的收发光通道的实现方式可采用2×F'R4或DR8技术实现。对予2×FR4实现该模块需包含MUX车Ill〕EMUX经l件，

见下表l。下文中在讨论收发器的光学特性时，结合现有标准的公开情况，400G-DTN规格应符合IEEE

P802.3bs1M-2017,400G-FR4规格应符合TEEEStd802.3cu™-2021。

表1两种应用场景下的共封装收发器收发链路组件规格选择

收发链路组件规格

应用场景

主机芯片中（I~MACSerDesDSPTIA/Driver光发射与接收；芯片MUX/DEMUX

2×2x400G-FR4或

2×80002x2×4通道

2x800G-D司R8

交恢机2X8创JG16x1000,2x800G

4x400G-FR4或

4×40004><4涵道

4x400G·DR4

Ix400G-FR4!ill

服务器IX400G4×IOOG|×4000l×40仪34通道

1×400G-DR4

5.2共封装收发器的多种实现方式

图4具有DSP或CDR芯片的共封装收发器实现示意图

5

T/CESA126合－2023

图5基于线性驱动技术的共封装收发器实现示意图

光纤

图6由交换机芯片提供放大驱动电路的共封装收发器实现示意图

实现共封装收发器的主要组件有PJC、EIC、交换机芯片或网络控制接口芯片、共封装基板等，并根

据技术演变和集成度的提升，可有多种实现方式，!m图4、图5、图6所示。在｜到4中，CPO还包括了。SP

或CDR芯片，以增强信号质髦，在图5中采用线性驱动技术省目的卓了。SP:fllCDI~芯片，其功能被交换机芯片

和EIC替代，因6进一步省略掉了EIC，由交换机芯片r中的SerDes组件负责提供驱动和放大电路功能。省

略掉这些缀件的主姿日的是降低CPO的尺寸和功耗。

在规定条件下和整个寿命期间，l段发器需有足够余量以满足在交换机前向纠销码误码率阀值下运行，

其中前向纠锵码应符合IEEEP802.3ckm-20221办议。

5.3基于共封装收发器的交换机配置及传输方式

基于共封装收发榕的25.6T交换机配置见图7、图8，由一个吞吐带宽为25.6Tb/s的交换机芯片和围

绕在交换机芯片周围的16个带宽为l.6Tb/s共剑装收发器组成，其中传输方式包括两种，多j：行和波分复

用。两种传输方式的不同之处在子，在并行传输方式中，每个收发器模块线路侧收发的链路数为16条，

在被分复用传输方式中由于采用复用技术，在线路层发端匈；四路信号被合并为一路，在收端再被分解成

四路倍号，然后主运入到收发器楼块内部的EIC处理。

6

T/CESA1266-2023

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图7交换机侧共封装收发器并行光互连配置

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