从200G到800G的代际切换,技术门槛集中在三条主线:光芯片、DSP与封装耦合。速率每上一级,单通道波特率、器件带宽与信号完整性要求同步抬升,而能同时跨过这三道门槛的厂商有限,壁垒由此形成。据LightCounting预测,200G光模块在2022年有望快速发展,400G价值量随后超过200G并有望在2024年超过100G,800G光模块将在2023—2024年之间开始规模化部署——节奏本身说明,代际窗口留给产业准备的时间并不宽裕。

速率代际的门槛从何而来

光模块由各种无源器件以及光电芯片组合封装,完成光电/电光转换,是数据中心互连、5G承载网络和全光接入网络的基础单元。速率升级意味着单位时间内要承载更多信号,对光芯片的带宽、DSP的处理能力以及封装环节的耦合精度同时提出更高要求,任何一环跟不上,整模块就无法落地。

从产品形态看,800G方案已出现分化:800G QSFP-DD产品组合包括4×100G×2和8×100G两种架构方案,除传统EML设计外,还采取以硅光为基础的方案来满足短距离传输需求。架构与材料路线的可选择性,本身就是技术门槛的体现。

封装与集成:800G之后的竞争焦点

封装环节的演进方向已经明确。CPO指交换ASIC芯片和硅光引擎(光学器件)在同一高速主板上协同封装,从而降低信号衰减、降低系统功耗、降低成本和实现高度集成。硅光技术则基于硅和硅基衬底材料,利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成,在峰值速度、能耗、成本等方面均具有良好表现。据Yole预测,数据中心市场是硅光技术未来最主要的市场之一,其重要应用场景就是光模块,在2026年将达到4.5亿美金,五年复合增长率为26%。

产业格局与代表性厂商

目前主要上市企业有中际旭创、新易盛、光迅科技等。其中,中际旭创定位于高端光模块整体方案解决商,打造了数通和电信市场全系列产品线;在数通市场,其400G、800G等高端光模块产品研发技术行业领先,部分400G产品已实现量产。据Omdia报告,中际旭创2021年的市场份额位居全球第二,约为10%,其中第四季度的市占率高达12%。在技术储备上,其2021年就开发了基于自研硅光芯片的高速模块,多个高速硅光产品已导入重点客户,预计实现基于硅光子集成技术的100G/400G/800G和1.6T全系列产品量产;同时其产业研究院也在进行CPO关键技术的预研,持续打造先进光子芯片产业化技术平台和2.5D、3D混合封装平台。

常见问题

800G光模块什么时候开始规模化部署?

据LightCounting预测,800G光模块将在2023—2024年之间开始得到规模化部署。目前800G相关产品研发及标准化推进成为业界发展新趋势,国内外多个标准化组织已经竞相开展制定。具体商用节奏仍取决于标准落地与下游数据中心的实际需求。

硅光与CPO分别解决什么问题?

硅光技术利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成,在峰值速度、能耗、成本等方面均具有良好表现;CPO则通过交换ASIC芯片和硅光引擎在同一高速主板上协同封装,降低信号衰减、系统功耗与成本并实现高度集成。两者都是800G之后产业研究的重点方向。

高速率代际中,厂商的壁垒主要体现在哪里?

壁垒体现在光芯片自研能力、高速封装耦合工艺以及量产交付能力的组合上。以中际旭创为例,其2021年即开发了基于自研硅光芯片的高速模块,并在多地设有研发基地、生产基地及销售中心,以支撑快速交付能力与成本优势。能否把技术储备转化为稳定量产,是代际切换中的关键分水岭。