OPTiNET 2021 | 高速光模塊發(fā)展趨勢：迭代快、集成化、降成本

  ICC訊 （編輯：Aiur）6月17日，在2021中國光網(wǎng)絡研討會“光電器件與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”，中國信息通信研究院技術與標準研究所工程師謝俊杰發(fā)表《高速光模塊發(fā)展分析及演進趨勢》主題報告，介紹光模塊產(chǎn)業(yè)應用需求，分析未來光模塊技術演變路徑。

  謝俊杰表示，光通信模塊市場在過去20年受到了多輪電信和數(shù)通機遇的影響，例如10G/40G/100G骨干網(wǎng)建設、3G/4G/5G建設和超高速互聯(lián)的數(shù)據(jù)中心，以及FTTx光接入爆發(fā)式需求，共同打開了光模塊市場增長空間。在下一代光網(wǎng)絡市場中，電信和數(shù)通依舊是光模塊市場的主要驅(qū)動力，據(jù)Lightcouting預測，光模塊市場到2023有望超過120億美元。Omdia也預測到2026年，全球光網(wǎng)絡市場將以2.5%的五年復合增長率增長。

  在數(shù)通市場方面，數(shù)通光模塊持續(xù)想高速率方向演進，Omedia預測2021-2025年，數(shù)通100G光模塊從2021年開始逐步下降，而400G需求將在未來5年快速上升，預計2024年100G/400G將出現(xiàn)分水嶺。作為400G模塊重要形態(tài)，400G ZR/ZR+為DCI光纖直連到交換機路由器上提供了理想的解決方案，它可以沿用傳統(tǒng)可插拔技術，采用7nm CMOS工藝和集成光學器件，進一步降低每比特成本。預計400G ZR需求將線性增長。

  在電信市場方面，5G成為電信模塊一個核心動力，相干光模塊也在朝超高速率發(fā)展。 5G前傳對25G WDM前傳模塊需求龐大，并出現(xiàn)了25G CWDM/MWDM(Open-WDM)/LWDM和DWDM方案并行的局面，這些方案的國內(nèi)標準已經(jīng)趨于成熟，國際標準持續(xù)推進。超400G相干技術以600G/800/1.2T為例，相干模塊基于128GBaud/96 GBaud/ 64GBaud以及16/64 QAM調(diào)制方式，開始從傳統(tǒng)長距離骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)和短距離DCI場景下沉，Omdia預計600G-800G相干模塊將在2022-2023年實現(xiàn)規(guī)模部署。

來源：現(xiàn)場拍攝

  總體而言，高速光模塊演進趨勢體現(xiàn)為：迭代快、集成化、降成本。謝俊杰列舉從1999年今天行業(yè)涌現(xiàn)的20種新型封裝形式，例如1X9封裝板載式、SFF封裝板載式、QSFP28熱插拔、COBO板載方案和CPO板載方案。系統(tǒng)前板I/O速率也從10G增長至1.6T。

  可以認為，光模塊總體經(jīng)歷了4次迭代，serdes速率增長了10倍，光模塊功耗也增長了26倍。如果要制定一個光學的摩爾定律，可以看到短距離光模塊每四年發(fā)展一代，單位比特成本和功耗減少50%。從芯片來看，光芯片的發(fā)展緩于電芯片，隨著速率的提升，光接口的成本占整體的比值也將越來越大。

  400G光模塊已經(jīng)實現(xiàn)技術成熟，以北美市場為首的數(shù)據(jù)中心率先實現(xiàn)400G規(guī)模部署，Omida預計數(shù)通400G光模塊市場預計到2025年將達45億美元。

來源：現(xiàn)場拍攝

  隨著光子集成已經(jīng)成為趨勢，未來的光模塊技術將呈現(xiàn)III-V族和硅光子學并列發(fā)展，其中硅光優(yōu)勢會更加明顯。謝俊杰認為硅光技術優(yōu)勢體現(xiàn)在超高的兼容性(兼容光器件1.3-1.6微米工作波段)、集成度(光波導寬度僅約0.4微米和彎曲半徑僅2微米)、集成能力(片上集成各類光電子功能)和規(guī)模制造能力(利用微電子CMOS制造)。國內(nèi)外都在積極布局硅光產(chǎn)業(yè)，推動硅光子技術在未來光網(wǎng)絡的大規(guī)模應用。

  謝俊杰最后總結到，隨著5G網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)中心新基建加速建設，未來高速光模塊市場依舊具有很高的能見度。同時，迭代快、集成化和降成本是高速光模塊發(fā)展主要趨勢，而多種新興技術的并行，可以這些趨勢提供理想的下一代的光模塊解決方案，這些新興技術方案需要產(chǎn)業(yè)鏈聚焦共識，推動共性技術協(xié)同，促進產(chǎn)業(yè)健康良性發(fā)展。