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硅光子對光模塊產業的影響

發布人:管理員 發布時間:2019-10-09

硅光芯片需要在硅基集成III-V族化合物材料,兩種材料的兼容性相對差決定了硅光晶圓良率低,已經成為制約硅光模塊良率提升的主要瓶頸。另外,由于硅光損耗較大,長距離傳輸滿足標準損耗區間難度大,成為制約硅光模塊應用范圍拓展的主要瓶頸。目前,Intel、Luxtera應用于500m的PSM4已經大規模出貨,并占據相當的市場份額。但在長距離(2km及以上)良率較低的情況下,100G硅光模塊的成本優勢不明顯,從Intel在亞馬遜、Facebook報價可以看出。而傳統III-V族方案100G模塊成本已經大幅下降??傮w來看,100G 主力產品QSFP28 CWDM4 2km傳統方案在性能和成本兩方面仍占據優勢,硅光對100G沖擊有限。

400G時代,由于單通道光芯片速率制約,PAM4電調制方案不可或缺。電調制帶來的較大損耗,要求傳統方案光模塊內部激光器、調制器、DRIVER、MUX/DEMUX等器件更加緊湊,激光器芯片處于裸露狀態,受環境損耗的可能性較大幅度提升,成為制約良率提升的因素之一。而如果采用8*50G的QSFP-DD方案,通道數的翻倍致使器件數量增加,工作帶來溫度提升帶來的溫漂成為另外一個具備挑戰性的問題。硅光方案由于節省合分波等器件以及CMOS工藝帶來集成度的提升,上述問題得到緩解,較傳統方案的潛在優勢明顯,但硅光仍面臨晶圓良率提升難度大的問題??傮w來看,400G時代,硅光和傳統方案或在更大范圍的應用場景并存,但難言顛覆。

硅光市場快速增長,產業鏈逐漸清晰

目前,傳統光模塊主要采用III-V族半導體芯片、高速電路硅芯片、光學組件等器件封裝而成,本質上屬于“電互聯”。而隨著晶體管加工尺寸的逐漸縮小,電互聯將逐漸面臨傳輸瓶頸。在此背景下,硅光子技術運用而生。硅光技術的核心理念是“以光代電”,即采用激光束代替電子信號傳輸數據,將光學器件與電子元件整合至一個獨立的微芯片中。在硅片上用光取代傳統銅線作為信息傳導介質,大大提升芯片之間的連接速度。從結構上看,硅光主要由光源、調制器、波導、探測器等部分組成。傳輸介質采用硅作為集成光器件襯底,可以利用已有的集成電路工藝制作光器件,有助于降低成本及實現光電集成。我們認為,隨著流量的持續爆發,芯片層面的“光進銅退”將成大勢所趨,硅光集成在未來有望大規模應用。

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