硅光模块介绍:硅光模块和普通光模块的区别与市场前景

发布网友 发布时间：2024-10-24 02:52

我来回答

共1个回答

热心网友 时间：2024-11-07 06:55

5G商用逐渐落地，移动数据流量激增，数据中心数据流量也随之激增，对高速率光模块需求日益增长。随着5G商用的推进，数据中心速率不断提高，对光模块迭代升级的需求更加迫切。通常，我们熟悉的普通光模块主要采用III-V族半导体芯片、高速电路硅芯片、光学组件等器件封装而成，其发展路径遵循摩尔定律，本质上属于“电互联”。然而，随着晶体管加工尺寸逐渐缩小，电互联所面临的传输瓶颈问题愈发紧迫，普通光模块的生产制造面临摩尔定律失效的挑战。为解决这一问题，硅光模块应运而生。

硅光模块是什么？硅光模块是采用硅光子技术的光模块。要理解硅光模块，我们首先需要了解硅光子技术。硅光子技术基于硅和硅基衬底材料（如SiGe/Si、SOI等），利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成，是新一代技术。硅光模块的核心理念是“以光代电”，即利用激光束代替电子信号进行数据传输。硅光子技术将硅光模块中的光学器件与电子元件整合到一个的微芯片中，使光信号处理与电信号处理深度融合，实现真正意义上的“光互联”。

硅光模块与普通光模块有何区别？普通光模块是实现光电转换的装置，其功能包括对光信号进行调制和接收。普通光模块在制造过程中需要封装电芯片、光芯片、透镜、对准组件、光纤端面等器件，实现调制器、接收器以及无源光学器件的高度集成。各器件主要通过封装技术进行集成。硅光模块采用硅光子技术，利用CMOS工艺进行光器件集成，这是其最大的特点。硅光模块通过硅晶圆技术，在硅基底上使用蚀刻工艺和外延生长等加工工艺制备调制器、接收器等关键器件，实现调制器、接收器以及无源光学器件的高度集成。

在具体产品参数上，硅光模块与普通光模块存在诸多区别。以飞速(FS)兼容思科QDD-400G-DR4-S普通光模块和硅光模块为例，可以比较两者在产品参数上的异同。硅光模块相较于普通光模块在低功耗、高集成和高速率方面具有明显优势，对于数据中心等需要大量使用光模块的场景，硅光模块最显著的优势在于低成本。

随着互联网产业的发展，业界对光模块的需求逐渐趋向于小型化和高性能。在小型化的背景下，普通光模块若想提高传输速率，会面临性能损耗增大的问题。而硅光模块能够解决普通光模块在多通道使用时带来的功耗、温飘等问题，并降低激光器成本。在成本中，光芯片成本占40%，激光器成本占20%左右，硅光模块通过硅光子技术实现调制器和无源光路的集成，大幅降低了光模块芯片成本。普通光模块采用分立式结构，光器件部件多，封装工序复杂，导致人工成本较高，而硅光模块由于芯片的高度集成，组件与人工成本相对减少。在100G短距CWDM4和100G中长距相干光模块中，硅光模块成本优势不明显，但在400G及以上的高速率场景中，硅光模块成本优势更为显著。

硅光模块的市场前景如何？高速光模块在通信网络设备成本中占比达到50%～60%，光模块成本高昂已对网络总体建设产生直接影响。随着车联网、AR/VR、直播等5G下游应用的快速发展和企业上云趋势的推动，数据中心网络从100G向400G更迭的需求增加。虽然硅光模块整体优势尚不明显，但在超400G的短距场景、相干光场景中，硅光模块的低成本优势或许成为数据中心网络向400G升级的主流选择。近年来，硅光模块在光模块市场中的占比增长迅速，主要市场份额集中在头部厂商。据预测，硅光模块销售额将从2018年的4.55亿美元增长到2024年的40亿美元，年复合增长率将达到44%。尽管普通光模块技术成熟且对部署环境要求较低，短期内硅光模块难以大规模铺展，但在生产前期投入较大，未达到一定规模效应前，厂商对硅光模块投入相对谨慎，了其出货量。因此，普通光模块仍是当前市场的主流选择，硅光模块的大规模放量与铺展仍需时间。然而，根据Intel对硅光子产业发展的规划，硅光模块产业现已进入快速发展期，在2022年硅光模块在速度、能耗、成本等方面将全面超越普通光模块。随着5G网络建设的进一步拓展，数据传输需求不断增长，硅光模块的高速率市场也将逐步打开。