1 什么是400G光模块？智算时代的网络神经脉络

400G光模块是一种实现400Gbps高速传输的光电转换器件，它通过先进调制技术将电信号转换为光信号，在光纤中完成数据传递后，再还原为电信号输出。作为数据中心、5G承载网和AI算力集群的核心连接枢纽，400G光模块不仅带宽较100G/200G模块提升4倍，还具备更高集成度和更低比特能耗，支撑着“东数西算”、大模型训练等场景的海量数据流通。

在技术演进上，400G光模块采用PAM4（四电平脉冲幅度调制）技术突破传统NRZ调制的物理限制，通过8通道×50Gbps或4通道×100Gbps的并行传输实现400Gbps总速率。根据LightCounting报告，预计2026，400G光模块年将占据数据中心光模块市场60%以上份额。

2 核心原理：光电转换的科技突破

400G光模块通过三重技术创新实现高速率与低功耗的平衡：

PAM4调制技术：采用四电平脉冲幅度调制，每个符号周期传输2比特数据，将单通道速率从25Gbps（NRZ时代）提升至50Gbps或100Gbps，频谱效率翻倍。但PAM4信号更易受干扰，需配合前向纠错（FEC） 技术保障误码率低于1E-12。

多通道并行架构：主流方案包含两种组合：

8×50G PAM4：如400G-SR8/FR8

4×100G PAM4：如400G-SR4/DR4/LR4

集成化光电设计：应用硅光技术（Silicon Photonics）将激光器、调制器、探测器单片集成，体积缩小40%；同时采用薄膜铌酸锂调制器（Thin-Film LiNbO₃）支持-40℃至85℃宽温工作，适应严苛数据中心环境。

3 应用场景

AI算力集群：400G-FR4模块构建GPU服务器间RoCE无损网络，时延降至0.5μs，支撑千卡集群训练7。

城域互联（DCI）：400G-ZR相干模块实现80km无中继传输，某运营商部署后成本降低60%37。

4 市场价格分析：从数千到数万元

400g光模块价格呈现显著分层，主要受传输距离和技术复杂度影响：

短距型号（SR8/DR8/SR4/DR4）：适用于数据中心内部（≤2km）,例如400G-SR8多模模块约1500元，400G-DR4约5000元,具体格局每个厂家的芯片及方案会有所不同。

长距相干模块（ZR/ZR+）：支持80-120km城域互联，因需集成相干DSP和高功率激光器，价格跃升至数万元/只。

成本优化趋势：随着规模化量产，QSFP-DD封装模块价格年均降幅达15%-20%。2025年主流厂商400G-LR4价格已下探至万内。

5 关键技术参数解读

工作频率：400G光模块的电信号基础频率为53.125GHz（对应53Gbps PAM4）。通过Gearbox芯片将两路信号复用到单通道后，光信号频率提升至106.25GHz（如400G-DR4）19。

波分复用：以400G-LR4为例，采用4个CWDM波长（1271/1291/1311/1331nm），每波长承载106.25Gbps信号，经复用器耦合进单纤传输9。

功耗控制：先进DSP工艺使典型功耗降至10-14W，较早期产品降低35%。例如QSFP-DD LR4模块约12W，OSFP封装因散热优势可支持更高功率。

6 400G与800G光模块的对比

具体应用场景包括：

AI算力集群：构建GPU服务器间RoCE无损网络，时延降至0.5μs，支撑千卡集群训练。

城域互联（DCI）：实现无中继传输，降低部署成本。

骨干网升级：国家级算力枢纽互联，实现带宽成倍跃升与单比特能耗的显著优化。

7 未来展望：向更高速率持续演进

尽管1.6T光模块已进入标准制定阶段，400G仍将在未来三年占据主流：

多场景渗透：依托CPO共封装技术，将光引擎与ASIC芯片间距缩短至5mm，进一步优化能效比

智能化运维：集成BERT功能与ML算法，实现故障预测准确率>90%

超长距突破：业界已实现400G QPSK信号的超远距离传输，单纤承载容量获得跨越式提升。

对于企业网络升级，建议重点关注模块兼容性、能效比及全生命周期成本，把握400G技术带来的数字化转型机遇。