800GBASE-LR4/LR8
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800GBASE‑LR4 與 800GBASE‑LR8 是 IEEE 802.3df‑2024 標準定義的兩種 800G 乙太網路單模光纖物理層規範，目標距離均為 10 km。二者核心區別在於光通道數量與單波速率：
- 800GBASE‑LR4：4 個光通道，每通道 200 Gbps（100 Gbaud PAM4），需將 8 個 100 Gbps 電通道通過 Gearbox 聚合到 4 個波長；
- 800GBASE‑LR8：8 個光通道，每通道 100 Gbps（50 Gbaud PAM4），電通道與光通道一一對應，無需變速。
通俗理解：LR8 用更“慢”的 100G 光通道，降低了對 DSP 與光器件的頻寬壓力，適合 800G 生態早期部署；LR4 則把通道數減半，節約光纖芯數、波長資源與前端光學器件，是更緊湊的長距方案。兩者共享同一幀格式、同一管理介面，並在同一個網路架構下互補。
來源：IEEE 802.3df‑2024 標準文本；OIF 800G 相干/直檢白皮書（2023）。
2 3分鐘產業解釋
為什麼需要 800G LR？
AI 訓練叢集正從單棟建築內的 GPU 互聯，走向同一園區內多棟建築的跨 Pod 甚至跨匯聚層互聯。NVIDIA DGX GB200、H100 等 8‑GPU 節點藉助 800G NIC（如 ConnectX‑7/8）上行，要求葉‑脊網路提供同等頻寬的物理鏈路。10 km 恰好覆蓋超大規模智算中心內的樓宇間距、佈線距離及安全冗餘，“多模+並行”的 DR8/FR4 只能到 500 m/2 km，無法滿足該場景。
產業位置的再定義
在 AI 基礎設施的分層中，800GBASE‑LR4/LR8 位於 “雲端‑網‑算” 交匯處：
- 連線 800G 網絡卡（伺服器側）與葉/脊交換器的 物理層光互連；
- 自身屬於光模組家族的 800G‑LR 系列，與 800G‑DR8（500 m）／800G‑FR4（2 km）構成距離階梯，與 800G‑ZR（80 km 相干）分屬不同市場區間。
2023‑2024 年，隨著 Tomahawk 5、Spectrum‑4 交換器進入批次供貨，800G LR 模組的驗證與拉貨明顯提速，成為 AI 網路建設由“千卡叢集”走向“萬卡叢集”的剛需器件。
來自：Meta 2023 年網路技術部落格（Grand Teton 平台）、NVIDIA Spectrum‑X 技術白皮書（2024）；LightCounting 2024 年 4 月高速光模組報告。
3 技術原理
3.1 整體架構與子層劃分
800GBASE‑LR4/LR8 基於 IEEE 802.3df 定義的 800G 媒體訪問控制（MAC）速率，經物理編碼子層（PCS）、物理介質附加子層（PMA）再到物理介質相關子層（PMD）。關鍵差異發生在 PMD 層：LR8 保持 8×100G 光通道，LR4 則引入 8:4 Gearbox。
3.2 電介面：800GAUI‑8
主機 ASIC 與模組之間採用 800GAUI‑8 電介面，8 個差分對，每通道 106.25 Gbps PAM4（含 FEC 開銷），總頻寬 850 Gbps，用於承載 800G 乙太網路有效載荷與 FEC 碼。當 SerDes 能力達到 112 Gbps/lane 時，可直接驅動 LR8，無需速率變換。
3.3 FEC 策略：KP4 vs FC‑FEC
- LR8：光通道速率與電通道相同，天然匹配，可沿用成熟 KP4 RS(544,514) FEC。該 FEC 編碼增益約 6.4 dB，足以補償 100 Gbaud 以下 PAM4 的鏈路損傷。
- LR4：電通道 100G、光通道 200G 不等同，DSP 內部需 Gearbox 複用，且 100 Gbaud PAM4 的通道損傷更嚴重，要求更強 FEC。標準允許採用級聯 FEC（如 FC‑FEC）或增強型 OFEC，以換取更高的淨編碼增益（≥7 dB），確保 10 km 後誤位元速率達標。具體 FEC 型別由模組實現決定，互通性通過指定的 FEC 端到端鎖定協議保證。
3.4 波長方案與波長分波多工
- LR4：基於粗波長分波多工（CWDM4），典型中心波長為 1271、1291、1311、1331 nm，通道間距 20 nm，允許無製冷雷射器，成本較低。
- LR8：採用細波長分波多工（LWDM），在 O‑band（1260‑1340 nm）內排列 8 個波長，間距約 1.6 nm（如 1273.54、1277.89、1282.26 … 1304.58 nm）。波長精確性要求更高，需溫控，但對 50 Gbaud PAM4 色散代價可控。
3.5 調變、波特率與眼圖
- LR4：100 Gbaud PAM4，符號速率極高，對光源頻寬、線性度、鏈路色散要求苛刻，通常採用 EML 或高效能矽光調變器，收發端均需強力均衡。
- LR8：50 Gbaud PAM4，器件頻寬要求約 25 GHz，可利用較成熟的 100G/lane 器件生態，DSP 複雜度較低，功耗相對低。
3.6 鏈路預算與互操作保證
標準規定最大通道插入損耗預算約 4 dB（LR4）～5 dB（LR8），並定義了發射機色散眼圖閉合（TDECQ）、接收機靈敏度等引數。多廠商互通需在 IEEE 定義的測試架構下驗證 FEC 鎖定、鏈路訓練與告警，確保即插即用。
技術細則來源：IEEE Std 802.3df‑2024, Clause 168 及 PMD 子句；OIF‑2023.045.00 “Implementation Agreement for 800G Coherent and Direct Detection Optics”。
4 關鍵引數
以下引數歸納自 IEEE 802.3df‑2024 與公開產品手冊（2024 年代表值），部分功耗、發射功率等因廠商實現而異，標註“典型值”和來源年份。
| 引數項 | 800GBASE‑LR8 | 800GBASE‑LR4 | 口徑 / 來源 |
|---|---|---|---|
| 光通道數 | 8 | 4 | IEEE 802.3df |
| 單通道光速率 | 100 Gbps (50 Gbaud PAM4) | 200 Gbps (100 Gbaud PAM4) | 同上 |
| 波長方案 | LWDM, O‑band, 8 λ | CWDM4, 1271‑1331 nm | 同上 |
| 發射機最大功耗 (典型) | ≤ 14 W (2024年) | ≤ 16 W (2024年) | 中際旭創/Coherent 產品頁，2024 Q1 |
| 接收機靈敏度 (OMA) | ≤ -8 dBm (per lane) | ≤ -7 dBm | IEEE 802.3df 範本；具體值受FEC影響 |
| 鏈路距離 | 10 km (上限) | 10 km (上限) | 同標準；工程可達12 km+ |
| 光纖型別 | SMF (G.652) | SMF | 標準 |
| 模組封裝 | QSFP‑DD800 / OSFP | QSFP‑DD800 / OSFP | 多廠商相容 |
| 最大TDECQ | 2.5 dB | 2.2 dB | IEEE 802.3df |
| FEC 方案 | KP4 RS(544,514) | 級聯FEC/FC‑FEC | 標準與廠商實現 |
| 發射端消光比/OMA | -1.5 dBm～+3 dBm (per lane) | -1 dBm～+3 dBm | IEEE 草案；具體依波長 |
注：功耗值為單模組全溫範圍最大典型值，含 DSP、驅動器、雷射器。2024 年 Coherent 公開的 800G LR8 QSFP‑DD 模組典型功耗 <14 W。LR4 因 Gearbox 及更高頻寬 DSP，功耗稍高。
5 技術路線
5.1 從 400G 到 800G 的演進
400G‑LR4/FR4（4×100G）直接沿用 100G 單波技術，800G 試圖在成本與效能間尋找平衡。800GBASE‑LR8 本質是 8 個並行 100G 光通道，最大程度複用 100G/lane 的 DSP、Driver、EML 等成熟供應鏈，是 “速率翻倍、通道翻倍” 的保守路線，降低了早期部署風險。800GBASE‑LR4 則相當於把 400G 的 4×100G 升級為 4×200G，通道數不變，頻寬翻倍，是 “速率升級、通道不變” 的高階路線，對 200G/lane 光器件與 DSP 提出更高要求。
5.2 向 1.6T 演進
1.6T 乙太網路（IEEE 802.3dj 草案）將延續類似思路：1.6T‑LR4 或將使用 4×400G 光通道，依賴 200 Gbaud 或相干方案；1.6T‑LR8 則為 8×200G。目前 200 Gbaud PAM4 面臨符號間串擾與光電頻寬瓶頸，唯有引入矽光整合的 IQ 調變器或薄膜鈮酸鋰，甚至相干精簡方案，才可能實現 10 km 級 LR 規格。故 800G LR4 的經驗曲線對 1.6T 至關重要。
5.3 LPO/CPO 對 LR 的影響
線性直驅（LPO）去除 DSP，依賴主機 SerDes 直接驅動光模組，能大幅降功耗，但無 DSP 則無法進行 Gearbox、強力通道均衡與 FEC 轉換，因此 LPO 主要適用於 DR/FR 等短距場景，在 10 km LR 中幾乎不可行。共封裝光學（CPO）將光引擎與交換 ASIC 整合，理論上可支援 LR4/LR8，但需解決雷射器供電、波長溫控、維護等難題，尚處早期樣機階段（Broadcom 2023 年 Bailly CPO switch）。因此，可插拔 LR4/LR8 仍然為中期主力方案。
路線參考：IEEE 802.3df‑2024；IEEE 802.3dj 專案授權檔案；OFC 2024 光互聯趨勢 Panel；LightCounting “Terabit Optics” 報告(2023‑2024)。
6 上游
6.1 DSP 晶片
800G LR 模組內 DSP 負責電通道均衡、Gearbox/FEC 轉換、光鏈路均衡及色散補償，是價值量最高的半導體元件。主要供應商及格局（2023‑2024 年資料）：
- Marvell (原 Inphi)：Spica/Altair 系列，支援 8×100G → 4×200G Gearbox，在 800G PAM4 DSP 市場佔據約 60% 份額（LightCounting 2024 年 4 月估算）。
- Broadcom：BCM87400/R908 系列，整合 FEC 與驅動，份額約 20‑25%。
- Credo：Seagull 系列，憑藉低功耗生態在部分模組廠商中匯入，份額 <10%。
- MaxLinear/瑞昱等：處於樣片或小批次階段。
6.2 光晶片（光電有源器件）
- 雷射器：LR8 常採用 DML（直接調變雷射器）或 EML 陣列；LR4 因高波特率傾向 EML 陣列（電吸收調變雷射器）或 矽光調變器+外腔雷射器。主要供應商：Lumentum、Coherent、住友電工、三菱電機、北電光（Broadcom 雷射器部門）。2023‑2024 年 100/200G EML 需求急劇拉高，Lumentum 表示其 200G EML 產線滿負荷執行（FY2024 Q2 電話會）。
- 探測器：高速 PIN/APD 陣列，供應商 II‑VI (Coherent)、光迅科技等。
- 矽光整合：Intel（已出樣 800G 矽光 LR8 模組）、Sicoya（被華為哈勃投資）、Ayar Labs（聚焦光 I/O）在 CWDM 整合上有版面配置。矽光方案可減少分立 EML 數量，但耦合損耗與頻寬仍需突破。
6.3 電晶片（Driver/TIA）與封裝
線性驅動器與跨阻放大器由 Semtech、Macom、MaxLinear 提供。800G LR 模組對驅動器線性度要求高，需支援 100 Gbaud 輸出。封裝方面，QSFP‑DD800/OSFP 外殼、PCBA、光纖聯結器（LC/CS/UPC 等）供應鏈成熟，但高頻柔性板、熱管理元件有一定壁壘。
上游份額估算主要根據 LightCounting “Datacom Optical Components” (2024‑01)。公開資料未見各廠商精確供貨比例，此處為區間定性。
7 下游
7.1 超大規模雲端商
北美：Meta 公開的“Grand Teton”平台與 Arista 7800 系列交換器廣泛使用 800G 光模組，包括 LR 規格。微軟 Azure 資料中心在建 AI 叢集中匯入 800G 組網；Google 的 Jupiter 資料中心網路同樣演進至 800G 層。Amazon AWS 在 2023‑2024 年加大 800G 部署。以上均需要 10 km 單模模組實現園區級互聯。 中國：字節跳動、阿里巴巴、騰訊 2024 年開始批次採購 800G 光模組用於自研智算中心；百度亦進行測試。根據各公司財報與產業鏈調研，2024 年 800G 模組大部分仍為 DR8/FR4，但 LR 需求隨叢集規模擴張快速增加。
7.2 AI 硬體與解決方案整合商
NVIDIA 的 Spectrum‑X 乙太網路平台（Spectrum‑4 交換器 + BlueField‑3）自 2023 年推出即推薦 800G 光互連，其中包含 LR4/LR8。NVIDIA 與光模組廠商合作開展互操作驗證，將模組列入 NGC 就緒清單。同時，NVIDIA 的 InfiniBand NDR/NDR‑800 也有對應光模組規格，但 IB 生態通常使用專有命名，實際引數與 IEEE LR 接近。
7.3 電信邊緣與 DCI
電信運營商在資料中心互連（DCI）場景中，部分鏈路距離在 10 km 左右，可採用 800G LR 模組替代相干 400G ZR，節省成本。然而主流 DCI 仍以相干 400ZR/800ZR 為主，LR 僅作為成本最佳化的補充。
下游資訊主要源自：Meta Engineering Blog (2023)、NVIDIA GTC 2024 網路演講、LightCounting 2023‑2024 模組出貨分析。
8 受益公司
以下梳理基於 2023‑2024 年公開資訊，不構成任何投資建議。公司受益邏輯源於其在 800G LR 模組、關鍵晶片、交換器等環節的供應地位。
8.1 光模組供應商
- 中際旭創（Innolight）：2023 年報揭露 800G 產品實現批次供貨，2024 年 LR8/LR4 均已送樣或量產，下游包括北美頭部雲端商及國內客戶。2024 年 Q1 機構調研顯示其 800G LR8 模組出貨量全球領先。
- Coherent（原 II‑VI）：全球少數同時掌握雷射器、調變器、DSP 演算法與模組整合的廠商，800G LR4/LR8 在 2023 年已量產；FY2024 Q3 財報提到“800G 光模組營收季增率增長 50%”，LR 貢獻重要增量。
- 新易盛（Eoptolink）：2024 年 OFC 展出 800G LR4 QSFP‑DD 模組，並稱已通過部分客戶認證，預計 2024H2 實現出貨（來自公司新聞稿）。
- 光迅科技（Accelink）：800G 光模組進入客戶測試，LR8 方案有送樣。中報提及資料通訊業務增長。
- 華工正源、劍橋科技、聯特科技：均已釋出或演示 800G 系列模組，但大批次產時間點晚於頭部。
8.2 DSP 與晶片廠商
- Marvell：資料中心業務（含 PAM4 DSP）2024 財年 Q4 營收年增率增長 87%，明確受益 AI 驅動 800G 光模組出貨（Marvell 季報）。
- Broadcom：乙太網路交換晶片 Tomahawk 5 與 DSP 組合出貨，2024 財年 Q2 網路營收 28 億美元，年增率增 31%（Broadcom 季報）。
- Credo：雖份額較小，800G DSP 量產推動營收年增率大增。
8.3 交換器與系統廠商
- Arista：800G 交換器平台 7800R4 支援 LR4/LR8 光模組，其 2024 年 Q1 展望中 800G 埠滲透率快速提升。
- 思科：Silicon One 晶片支援 800G，帶動自有光模組銷售。
- 白盒交換器 ODM（如智邦、廣達）同樣受益。
各公司財務資料均來自其 2023 年年報或 2024 年 Q1/Q2 財報，具體出貨份額尚無第三方精確統計，資料為產業交叉驗證。
9 市場規模
9.1 800G 光模組整體市場
根據 LightCounting 2024 年 4 月釋出的《High‑Speed Optics Report》，2023 年全球 800G 光模組出貨額約 12 億美金，2024 年因 AI 叢集建設迅猛增長，預測 達 45‑50 億美金，年增率增長接近 3 倍。2025 年有望超過 60 億美金。出貨量口徑：2024 年預計 600‑800 萬隻，LR 佔比約 10‑15%（含 LR8/LR4），即 60‑120 萬隻，主要供應北美雲端商。
9.2 LR 細分市場佔比擴張邏輯
2023 年大部分 800G 模組為 500m 的 DR8 和 2km 的 FR4，LR 模組因 DSP 與 EML 產能限制，出貨較少。2024 年下半年，隨著 Marvell/Broadcom 的 LR DSP 量產、Lumentum/Coherent 200G EML 產能釋放，以及園區級 AI 叢集從單棟擴充套件到多棟，LR 需求佔比預計升至 20% 或更高（Omdia 2024 年春季預測）。國內雲端商起步較晚，2024 年 LR 模組主要為測試和小批次，但 2025 年將大幅增長。
9.3 價格趨勢
2024 年初，800G LR8 模組售價約 $1,800‑$2,200（單模 10km，QSFP‑DD800），LR4 因高頻寬器件成本更高，約 $2,500‑$3,000（來源：產業鏈調研與部分運營商詢價單）。隨著規模上量，預計 2025 年單價分別下降 20‑30%，但仍顯著高於 DR8/FR4，是光模組廠商獲利的重要增長區。
市場規模預測保留來源；細項佔比因公司保密，具體區間為合理估算，公開資料未見精確拆分明細。
10 玩家對比
針對 800GBASE‑LR4/LR8 產品進展，以下對比基於 2024 年 OFC 展會、公司季度報告及官方公告，程度分為“已量產/已送樣/演示/規劃中”四檔。“工作方式”指所用光子學平台。
| 廠商 | LR8 進展 | LR4 進展 | 工作方式 | 主要客戶/生態 | 來源/備註 |
|---|---|---|---|---|---|
| 中際旭創 | 量產 (2023 Q4) | 送樣/小批次 (2024 Q1) | EML + 外購 DSP | 北美 META, MS 等 | 2023 年報、調研 |
| Coherent | 量產 (2023 H2) | 量產 (2024 Q1) | 自有 EML + DSP | 多家雲端商 | FY2024 Q3 財報 |
| 新易盛 | 送樣 (2024 Q1) | 演示 (OFC 2024) | 外購 EML+ Credo DSP | 國內及部分北美 | 公司新聞稿 |
| 光迅科技 | 送樣 | 規劃中 | 自研 EML 陣列 | 中國雲端商 | 投資者互動 |
| 華工正源 | 送樣 | 演示 | 外購 EML | 國內客戶 | 展會報道 |
| Cambridge (劍橋) | 送樣 | 規劃中 | 矽光 (部分) | 北美小批次 | 2023 年報 |
| Intel | 未大量上市 | 演示 (矽光) | 矽光整合 | 交換器 OEM | OFC |