光電有約：OFC見聞與市場趨勢深析——奇芯光電徐之光先生專訪

  ICC訊 2024年3月28日，光電有約欄目連線OFC，ICC訊石主持人小慧與奇芯光電總工徐之光先生深入探討了OFC的見聞及市場情況。

  OFC展會光開關最新進展

  徐之光先生表示，AI的崛起不僅推動了數(shù)據(jù)中心市場高速光模塊的發(fā)展，而且自去年谷歌發(fā)布的一篇論文起，光開關(OCS)的應用開始受到重視。光開關可以替代數(shù)據(jù)中心中的部分spine交換機，實現(xiàn)信號在光域的直接調(diào)度和交換，能有效減少光電和電光轉(zhuǎn)換的數(shù)量。這一變革不僅降低了功耗，還顯著減少了成本。

  以往，每次光模塊速率的提升都意味著交換機的升級，這對數(shù)據(jù)中心廠家而言是一筆不小的費用支出。然而，光開關的應用改變了這一局面，使得數(shù)據(jù)交換不再依賴于電交換機，從而節(jié)省了大量更換電交換機的成本。值得一提的是，光開關對整個網(wǎng)絡的演進是透明的，無論速率如何升級，從100G、200G到400G、800G，光開關的功能變化不大，這也為運維成本的降低提供了可能。

  近年來，多通道N×N的光開關逐漸成為行業(yè)中的熱點。徐總向我們介紹，目前行業(yè)中的光開關主要有三種主流技術。一種是基于MEMS的技術，利用轉(zhuǎn)鏡方式實現(xiàn)光路的切換。在今年的OFC展會上，可以看到MEMS光開關的最大端口數(shù)量已達到384×384。另一種技術是相干公司基于液晶的方式，他們利用在WSS方面的深厚積累，將這項技術應用于光開關，實現(xiàn)了300×300端口數(shù)的光開關陣列。還有一種技術是通過純粹光纖對準的方式，利用壓電陶瓷或機械轉(zhuǎn)動/移動使光開關兩端的準直器直接對準，從而實現(xiàn)更多的端口數(shù)量。在OFC展會上，所展示的最大端口數(shù)已達到576×576的光開關產(chǎn)品。

  展望未來，N×N的端口光開關可能成為數(shù)據(jù)中心應用的發(fā)展趨勢，對無源行業(yè)將產(chǎn)生新的需求拉動。當然，這三種光開關技術各有優(yōu)劣，業(yè)界也在積極探索將各種技術融合，以尋求新的發(fā)展路徑，如結合芯片和MEMS技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)批量生產(chǎn)與高性能的結合。

  波分復用芯片

  徐總給我們介紹，在光模塊的波分復用領域，一般有兩種技術方案：一種是基于TFF(薄膜濾波片Thin-Film Filters)實現(xiàn)的Z-block方式;另一種是基于AWG或者MZ結構的芯片方式。各廠商根據(jù)自身的技術平臺選擇不同的方案。芯片方式在尺寸、集成度、封裝成本方面均優(yōu)于Z-block方式，近年來隨著速率的提升和通道數(shù)的增加，芯片方式的優(yōu)勢越發(fā)明顯，因此越來越多的模塊廠家在新研發(fā)的800G及更高速率的光模塊中采用芯片方式的波分復用方案。奇芯的波分復用芯片采用MZ方案，在插入損耗與模場直徑方面的指標，優(yōu)于常規(guī)AWG的性能。

  PON國內(nèi)外應用行情

  PON在國內(nèi)和國外兩種行情。PON在國內(nèi)應用比較早，使用比較廣泛，所以國內(nèi)很多廠商已經(jīng)開始50G PON的研發(fā)和驗證，國內(nèi)也已經(jīng)開始兩模、三模50G PON相關行業(yè)標準的制定。國內(nèi)運營商規(guī)劃在2025年進行50G PON的樣品測試，2026-2027 年正式布局，預計真正上量應該是在2028年以后。

  海外不同地方的需求不一樣，有的運營商設備商需要XGS-PON與G-PON的共存，有的只有XGS-PON的需求，甚至有的運營商希望直接從GPON升級到25G PON，跳過10G PON階段。海外客戶的PON需求是多變的，我們可以根據(jù)自己的產(chǎn)品優(yōu)勢去選擇不同客戶，避免同質(zhì)化競爭。

  CPO對無源器件需求的新變化與挑戰(zhàn)

  CPO對于無源器件的需求相較以往有了顯著的變化。傳統(tǒng)PON類的光模塊里的無源器件主要就是透鏡和襯底等無源基材，數(shù)通領域里增加了一些FA、MT之類的產(chǎn)品，CPO由于是光電共封裝的形式，封裝之后很難替換，對整個器件中芯片以及接口的可靠性和可維護性都提出了更高的要求，同時也給無源廠商更多的發(fā)揮空間。

  在CPO 1.0階段，光纖與器件先固定到一起，再整體安裝到板卡上，這種方式在后期維護方面存在諸多挑戰(zhàn)。為應對這些挑戰(zhàn)，行業(yè)正在積極探索不同的解決方案。例如，去年英特爾開發(fā)了一種可插拔的光接口，使跳線能夠直接與硅光芯片連接，從而使CPO的工作狀態(tài)更接近可插拔光模塊的方式。此外，今年日本的無源廠家也推出了可分離的光纖接口，F(xiàn)A可以與硅光芯片實現(xiàn)上下分離，實現(xiàn)光纖的可替換和可插拔。

  OFC展上的光通信外市場新趨勢：視覺增強眼鏡與激光雷達

  對于OFC上光通信以外的領域應用市場，徐總分享到2個新的市場方向，首先是視覺增強的眼鏡，里面使用到了無源的波分/分光芯片，使得眼鏡不轉(zhuǎn)動位置就可以看到周圍360度的圖像。另一個很重要的市場方向就是激光雷達領域，目前汽車行業(yè)上車應用的激光雷達主要還是飛行時間法的，原理類似于光模塊里的OTDR功能，通過發(fā)射一束光，接受反射光，對比發(fā)射和反射的時間差異來判斷距離的遠近。這種方式其抗干擾性仍存在不足，因此，行業(yè)正在探索下一代激光雷達技術——調(diào)頻連續(xù)波方式。這種方式的工作原理類似于相干光模塊，通過發(fā)射一束頻率經(jīng)過特殊調(diào)制的光信號，本地種子光源與反射信號進行相干解調(diào)，基于解調(diào)的頻率差計算出發(fā)射光的位置。由于相干探測對于相位差和偏振有很高要求，常規(guī)的分立器件和光纖器件很難滿足應用要求，芯片內(nèi)部的相位差和偏振態(tài)比較容易控制，并且生產(chǎn)成本及封裝成本可控，因此是實現(xiàn)下一代調(diào)頻連續(xù)波激光雷達最理想的方式。

  值得一提的是，今年農(nóng)歷二月二，奇芯光電迎來了十周年慶典。在這次慶典上，公司對過去十年進行了總結，并對未來發(fā)展進行了深入思考。明確了企業(yè)的發(fā)展方向，即擁抱變化，融入行業(yè)發(fā)展趨勢。對于未來，奇芯光電除了在傳統(tǒng)的光通信領域繼續(xù)擴展產(chǎn)品系列外，還將基于自身在光子集成領域的技術優(yōu)勢，進入到更加專業(yè)的光計算和光傳感領域。