OPTiNET 2021 | 高速光模塊發(fā)展趨勢(shì)：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(luò)研討會(huì)“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(shù)與標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)趨勢(shì)》主題報(bào)告，介紹光模塊產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求，分析未來光模塊技術(shù)演變路徑。

  謝俊杰表示，光通信模塊市場(chǎng)在過去20年受到了多輪電信和數(shù)通機(jī)遇的影響，例如10G/40G/100G骨干網(wǎng)建設(shè)、3G/4G/5G建設(shè)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(chǎng)增長(zhǎng)空間。在下一代光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)中，電信和數(shù)通依舊是光模塊市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力，據(jù)Lightcouting預(yù)測(cè)，光模塊市場(chǎng)到2023有望超過120億美元。Omdia也預(yù)測(cè)到2026年，全球光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)將以2.5%的五年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。

  在數(shù)通市場(chǎng)方面，數(shù)通光模塊持續(xù)想高速率方向演進(jìn)，Omedia預(yù)測(cè)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(yù)計(jì)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(jī)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(shù)，采用7nm CMOS工藝和集成光學(xué)器件，進(jìn)一步降低每比特成本。預(yù)計(jì)400G ZR需求將線性增長(zhǎng)。

  在電信市場(chǎng)方面，5G成為電信模塊一個(gè)核心動(dòng)力，相干光模塊也在朝超高速率發(fā)展。 5G前傳對(duì)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(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)趨于成熟，國際標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)推進(jìn)。超400G相干技術(shù)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(zhǎng)距離骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)和短距離DCI場(chǎng)景下沉，Omdia預(yù)計(jì)600G-800G相干模塊將在2022-2023年實(shí)現(xiàn)規(guī)模部署。

來源：現(xiàn)場(chǎng)拍攝

  總體而言，高速光模塊演進(jìn)趨勢(shì)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(zhǎng)至1.6T。

  可以認(rèn)為，光模塊總體經(jīng)歷了4次迭代，serdes速率增長(zhǎng)了10倍，光模塊功耗也增長(zhǎng)了26倍。如果要制定一個(gè)光學(xué)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(shí)現(xiàn)技術(shù)成熟，以北美市場(chǎng)為首的數(shù)據(jù)中心率先實(shí)現(xiàn)400G規(guī)模部署，Omida預(yù)計(jì)數(shù)通400G光模塊市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)45億美元。

來源：現(xiàn)場(chǎng)拍攝

  隨著光子集成已經(jīng)成為趨勢(shì)，未來的光模塊技術(shù)將呈現(xiàn)III-V族和硅光子學(xué)并列發(fā)展，其中硅光優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯。謝俊杰認(rèn)為硅光技術(shù)優(yōu)勢(shì)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(dǎo)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(dòng)硅光子技術(shù)在未來光網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用。

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