Acacia的低功耗相干下沉设计

前言

在Y9T94，写Acacia的1.6T DR4中相干模块处于10.5pJ/bit的超低功耗里几点降功耗的部分。包括了降低ADC与DAC功耗。

事情背景呢，是Y9T94提到了降低ADC/DAC功耗，后来几天闲着的时候又看了点别的内容，提到关于FTN从IM-DD的DSP往相干DSP中借用技术概念的，相干DSP中用的是奈奎斯特采样，所谓的FTN，叫个fast-than-Nyquist，然后就写了几句Y9T100，然后就觉得Y9T94不对，后来又觉得对，干脆，俩都删除，重新发一下T94

我的错误，是在Y9T100，张博士给我重新梳理了一下faster的概念，

这里FTN的理解有误，不是采用更高采样率 反而是欠采样，或者baud rate 大于analog的bandwidth 或carrier spacing。 一般FTN，fast-than-Nyquist, 是波特率大于采样率的一半，或者说采样率小于两倍的波特率，指的是波特率更faster。

现在数据中心光模块，PAM4有DSP，相干也需要DSP。 用于这两个场景下，DSP的功耗差异，仅仅10%，用于相干模块的DSP需要对相位做恢复，对偏振做处理。其他的SERDES、ADC/DAC等等都是需要的。

采用7nm DSP，在相干模块中的功耗占比，不同厂家数据不一样，基本处于45-50%之间，大约占一半功耗。

那么有两个结论 第一，采用相干还是PAM4，DSP功耗差异不大。 第二，DSP中的功耗主要在于ADC与DAC 换句话说，能够有效降低ADC与DAC的功耗，则即使采用相干通信，依然可以实现光模块的总体低功耗目标。

低功耗策略：采用QPSK调制格式，取消DAC，降低驱动器功耗

QPSK只有两个幅度，比16QAM的调制输出幅度更为简洁，QPSK无非考虑线性度，选择QPSK码型，则有机会取消DAC，降低DSP的功耗。

QPSK和16QAM，从理论上来说驱动器的带宽虽然QPSK要大一些，但这个一些基本上差异很小，DRV的设计带宽可以趋于一致。

除了在DSP中把DAC功能取消，降低功耗，对于DRV而言，选择SST的驱动方式，比CML而言，SST的功耗仅为CML的1/4，降低了75%

低功耗策略：采用低功耗ADC，进一步降低DSP功耗

对于传统相干模块，接收端做ADC，用奈奎斯特滤波器就需要更高速的采样，需要高频ADC。如果降低ADC采样率，也就是咱们常说的基于符号率采样，可以降低ADC功耗。

Y2T165 奈奎斯特滤波、脉冲整形、升余弦滤波器， 采用普通采样率的低功耗ADC，和过采样的大功耗ADC相比，需要牺牲一部分的性能。好在，这个相干是基于数据中心短距离的下沉应用，也不需要那么好的性能。牺牲一些，可以接受。

采用自相干技术，降低激光器成本与功耗。

这个在Y9T62/67写过了。 Y9T67 Acacia精简版相干模块 Y9T62 UCSB&Intel 硅光低成本自相干技术

基于1.6TDR4的低功耗相干小结，降低功耗思路如下

采用自相干技术，降低激光器功耗

采用QPSK编码，可以降低DSP功耗，DSP的功耗主要集中在ADC、DAC两个功能单元

取消DAC，降低DSP功耗，采用SST驱动，降低DRV驱动芯片功耗

采用符号率相一致的“非”过采样方案，降低ADC功耗。

审核编辑：刘清