OPTiNET 2021 | 高速光模块发展趋势：迭代快、集成化、降成本

  ICC讯 （编辑：Aiur）6月17日，在2021中国光网络研讨会“光电器件与产业发展论坛”，中国信息通信研究院技术与标准研究所工程师谢俊杰发表《高速光模块发展分析及演进趋势》主题报告，介绍光模块产业应用需求，分析未来光模块技术演变路径。

  谢俊杰表示，光通信模块市场在过去20年受到了多轮电信和数通机遇的影响，例如10G/40G/100G骨干网建设、3G/4G/5G建设和超高速互联的数据中心，以及FTTx光接入爆发式需求，共同打开了光模块市场增长空间。在下一代光网络市场中，电信和数通依旧是光模块市场的主要驱动力，据Lightcouting预测，光模块市场到2023有望超过120亿美元。Omdia也预测到2026年，全球光网络市场将以2.5%的五年复合增长率增长。

  在数通市场方面，数通光模块持续想高速率方向演进，Omedia预测2021-2025年，数通100G光模块从2021年开始逐步下降，而400G需求将在未来5年快速上升，预计2024年100G/400G将出现分水岭。作为400G模块重要形态，400G ZR/ZR+为DCI光纤直连到交换机路由器上提供了理想的解决方案，它可以沿用传统可插拔技术，采用7nm CMOS工艺和集成光学器件，进一步降低每比特成本。预计400G ZR需求将线性增长。

  在电信市场方面，5G成为电信模块一个核心动力，相干光模块也在朝超高速率发展。 5G前传对25G WDM前传模块需求庞大，并出现了25G CWDM/MWDM(Open-WDM)/LWDM和DWDM方案并行的局面，这些方案的国内标准已经趋于成熟，国际标准持续推进。超400G相干技术以600G/800/1.2T为例，相干模块基于128GBaud/96 GBaud/ 64GBaud以及16/64 QAM调制方式，开始从传统长距离骨干网向城域网和短距离DCI场景下沉，Omdia预计600G-800G相干模块将在2022-2023年实现规模部署。

来源：现场拍摄

  总体而言，高速光模块演进趋势体现为：迭代快、集成化、降成本。谢俊杰列举从1999年今天行业涌现的20种新型封装形式，例如1X9封装板载式、SFF封装板载式、QSFP28热插拔、COBO板载方案和CPO板载方案。系统前板I/O速率也从10G增长至1.6T。

  可以认为，光模块总体经历了4次迭代，serdes速率增长了10倍，光模块功耗也增长了26倍。如果要制定一个光学的摩尔定律，可以看到短距离光模块每四年发展一代，单位比特成本和功耗减少50%。从芯片来看，光芯片的发展缓于电芯片，随着速率的提升，光接口的成本占整体的比值也将越来越大。

  400G光模块已经实现技术成熟，以北美市场为首的数据中心率先实现400G规模部署，Omida预计数通400G光模块市场预计到2025年将达45亿美元。

来源：现场拍摄

  随着光子集成已经成为趋势，未来的光模块技术将呈现III-V族和硅光子学并列发展，其中硅光优势会更加明显。谢俊杰认为硅光技术优势体现在超高的兼容性(兼容光器件1.3-1.6微米工作波段)、集成度(光波导宽度仅约0.4微米和弯曲半径仅2微米)、集成能力(片上集成各类光电子功能)和规模制造能力(利用微电子CMOS制造)。国内外都在积极布局硅光产业，推动硅光子技术在未来光网络的大规模应用。

  谢俊杰最后总结到，随着5G网络和数据中心新基建加速建设，未来高速光模块市场依旧具有很高的能见度。同时，迭代快、集成化和降成本是高速光模块发展主要趋势，而多种新兴技术的并行，可以这些趋势提供理想的下一代的光模块解决方案，这些新兴技术方案需要产业链聚焦共识，推动共性技术协同，促进产业健康良性发展。