光模块知识 · 北亿纤通
400G光模块是什么？类型、封装、选型与应用全解析
一、400G光模块的定义与基本原理
光模块负责在交换机、网卡等设备的电信号与光纤中的光信号之间完成转换。400G光模块把单端口可用带宽提升到400Gb/s，是100G规模部署之后、800G大规模上量之前，数据中心骨干与汇聚层最重要的速率档位之一。
从电接口看，早期400G多采用8×50G PAM4（配套50G SerDes，常见于QSFP-DD/OSFP封装的400G模块）；随着100G/lane SerDes普及，4×100G PAM4（如QSFP112，以及部分QSFP-DD/OSFP上的400G应用）成为更省通道、更易与下一代平台衔接的方案。光侧则根据距离选择多模短距或单模并行/波分方案：VCSEL多模用于机柜与短跨距，EML或硅光单模用于跨列、跨机房乃至园区链路。
PAM4每个符号携带2比特，使单通道在可接受波特率下达到50G/100G量级；链路普遍依赖KP4等前向纠错（FEC）保证误码率。主机通过CMIS等管理接口完成上电、应用选择与数字诊断，详见CMIS是什么。
二、400G光模块的主要类型
按传输介质、波长与可达距离，业内常见的400G以太网光模块类型如下（表中为业内典型值，具体以实际型号为准）：
| 类型 | 光纤 | 光接口 | 典型距离 | 典型场景 |
|---|---|---|---|---|
| SR8 | 多模 OM3/OM4 | MPO-16 等 | 约 70–100 m | 机柜内、相邻机柜短距 |
| SR4.2 / BiDi 类 | 多模 | 双工 LC 等 | 约 70–100 m | 少光纤短距多模 |
| VR4 | 多模 | MPO-12 等 | 约 50 m | 更短多模、高密度 |
| DR4 | 单模并行 | MPO-12 | 约 500 m | Leaf-Spine、跨列 |
| FR4 | 单模 CWDM | Duplex LC | 约 2 km | 跨机房、园区短距 |
| LR4 | 单模 LAN-WDM 等 | Duplex LC | 约 10 km | 园区间、城域接入 |
| ER4 | 单模 | Duplex LC | 约 40 km | 更长园区 / 城域 |
| 400ZR / ZR+ | 单模相干 | Duplex LC | 约 80–120 km+ | DCI 数据中心互联 |
2.1 多模短距：SR8、VR4等
SR8使用多路850 nm VCSEL与多模光纤，成本相对较低，适合GPU/服务器到同排ToR、Leaf的短距连接。VR4面向更短距离与更高密度场景。多模方案对光纤等级（OM3/OM4）与连接器清洁度敏感，布线需注意MPO极性。
2.2 单模并行：DR4
DR4采用1310 nm单模并行四路，距离约500 m，是云与AI机房内Leaf–Spine的常用类型。它还可经分支线缆拆分为4×100G DR，便于与100G端口或分支拓扑对接，灵活性高。
2.3 单模波分：FR4、LR4、ER4
FR4在模块内用CWDM四波长把400G收敛到一对双工LC，大幅减少光纤芯数，适合跨机房约2 km链路；LR4、ER4进一步拉长距离。相干400ZR/ZR+则主要用于数据中心互联（DCI），与可插拔客户端侧模块选型逻辑不同，本文不作展开。
三、400G光模块的封装：QSFP-DD、OSFP与QSFP112
400G时代同时存在多种8通道与4通道封装：
- QSFP-DD：8通道电接口，外形延续QSFP系列宽度，可向下兼容QSFP28/QSFP56等模块，在通用云数据中心交换机中非常常见；
- OSFP：同样8通道，外形更大、散热余量更足，在AI集群与高功耗场景中占比上升；
- QSFP112：4×100G PAM4单排接口，专为400G设计，通道更少、功耗与成本结构不同于8×50G方案，适合100G SerDes网卡与交换机。
选型时必须以设备笼子类型为准，OSFP与QSFP-DD不能互插。平顶与鳍片OSFP的散热匹配也需单独确认。更细对比见OSFP与QSFP-DD区别与光模块封装形态演进。
| 封装 | 电通道典型 | 相对特点 | 常见用途 |
|---|---|---|---|
| QSFP-DD | 8×50G PAM4 | 兼容 QSFP 生态、面板密度高 | 云 DC 交换机、企业网 |
| OSFP | 8×50G PAM4 | 散热余量大、AI 侧常见 | AI 集群、高功耗端口 |
| QSFP112 | 4×100G PAM4 | 通道少、对齐 100G/lane | 400G 网卡与交换机 |
四、400G与800G的关系：拆分与升级路径
800G端口往往按“双400G”或分支方式与现网共存：例如800G DR8可拆为2×400G DR4，800G 2×FR4可分别对接两个400G FR4端口。这意味着在升级51.2T交换机或800G网卡时，仍可继续使用存量400G服务器网卡，只需匹配光类型、分支线缆与主机应用选择（AppSel）。
从速率演进看，400G是云数据中心大规模部署的成熟档位；AI训练集群骨干已大量转向800G光模块，并向1.6T光模块演进。若规划从400G升到800G，应同步评估封装（OSFP/QSFP-DD）、SerDes（50G→100G/lane）、光纤与功耗预算。产品侧可对照400G光模块与800G光模块页面。
五、AI/云数据中心中的应用与选型要点
400G仍广泛出现在：前端业务网与存储网、尚未升到800G的计算节点网卡，以及800G端口经分支连接的400G设备侧。选型可遵循与AI数据中心光模块选型指南一致的原则：
- 按距离定类型：机柜内极短优先DAC；数米至约100 m考虑AOC/SR类；约500 m用DR4；约2 km用FR4；约10 km用LR4。短距线缆区别见AOC、DAC、AEC区别与AOC/DAC/AEC产品页；
- 按端口定封装与速率：先确认笼子是QSFP-DD、OSFP还是QSFP112，以及主机是8×50G还是4×100G；
- 按功耗与运维定方案：关注模块典型功耗、DDM/CMIS诊断、与交换机/网卡的兼容性测试；短距高功耗敏感场景可关注LPO/LRO在更高速率上的演进，但400G存量仍以DSP可插拔为主；
- 统一布线规范：MPO极性、端面类型、光纤等级与跳线长度要一次性规划，避免混用导致链路不稳定。
更多规格入口见产品中心。
六、小结
400G光模块以8×50G或4×100G PAM4电接口实现单端口400Gb/s，类型覆盖多模短距到单模波分，封装以QSFP-DD、OSFP、QSFP112为主。它既是成熟的数据中心速率，也是800G拆分与平滑升级的关键对接档位。选型时抓住距离、封装、SerDes与运维诊断四条线，即可在成本、功耗与扩展性之间取得平衡。
常见问题（FAQ）
400G光模块和800G光模块有什么区别？
400G常见为8×50G或4×100G PAM4，800G一般为8×100G PAM4。800G单端口带宽翻倍，更适合AI集群与51.2T交换机；400G仍广泛用于云DC与800G端口的拆分对接。
400G该选QSFP-DD、OSFP还是QSFP112？
由设备笼子与SerDes决定：需兼容QSFP生态多用QSFP-DD；AI/高功耗侧常见OSFP；4×100G主机侧常见QSFP112。三者机械与电接口不同，不能随意互插。
400G DR4和FR4怎么选？
同机房约500 m内并行链路优先DR4；需要少光纤、跨机房约2 km时优先FR4（双工LC）。具体以实际链路预算与布线为准。
800G端口能否连接400G设备？
可以，常见做法是800G DR8拆分为2×400G DR4，或800G 2×FR4分别对接两个400G FR4，需匹配分支线缆、光类型与主机应用配置。
说明：本文为行业通用技术科普，文中数值为业内典型值或公开资料中的常见范围，典型规格，具体以实际型号为准。