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【华创通信】硅光行业发展趋势电话会议

摘要:硅光仍然是光通信乃至未来所有光子时代的主流技术趋势,这个方向不会发生变化。技术路线上:不断的清晰,Intel将为了其光子计算机的梦想而继续钻研硅基掺锗的自发光光源技术并作为附产品时而在光通信领域掀起一阵一阵的涟漪,Luxtura凭借其多年积累的硅光MZ调制技术将继续领跑1310nm短距离(2km以内)的数据中心市场。Mellanox停止对1550nm硅光技术的投入恰恰是硅光技术在光通信行业走向成熟的标志,他过去选择的MZ方式技术问题缺陷。

  Iccsz讯 华创通信1月11日在硅光行业发展趋势电话会议中采访NeoPhotonics新飞通中国区高管周炆杰,了解硅光子发展动态。

  主要结论


  1、硅光仍然是光通信乃至未来所有光子时代的主流技术趋势,这个方向不会发生变化。

  2、技术路线上:不断的清晰,Intel将为了其光子计算机的梦想而继续钻研硅基掺锗的自发光光源技术并作为附产品时而在光通信领域掀起一阵一阵的涟漪;Luxtura凭借其多年积累的硅光MZ调制技术将继续领跑1310nm短距离(2km以内)的数据中心市场。

  3、Mellanox停止对1550nm硅光技术的投入恰恰是硅光技术在光通信行业走向成熟的标志,他过去选择的MZ方式技术问题缺陷。

  主持人发言:华创通信首席分析师 束海峰

  非常荣幸邀请到对硅光非常了解的周总,分享硅光的进展,和未来光模块、光器件的趋势,光模块确实是我们2018-2019年,甚至5G来了以后2021年持续看好的方向,这两年数据中心光模块需求量持续高速增长,海外几大互联网巨头在这方面开支不断加大,国内BAT的数据中心市场在不断起步,在2020年5G启动之后,整个基站侧光模块我们预期也会有较大增长。

  光模块行业从过去的重封装测试未来偏向集成电路或者硅光技术演进,技术上的变化会有可能带来行业较大的变革,也是最近资本市场关注的热点,最近美国硅光的领先玩家Mellanox最近公布了一个新闻,发布了对他硅光的技术演进的一个宗旨,资本市场上引起较大关注,具体什么样的情况和进展,请周总简单分享一下。

  专家解析:NeoPhotonics新飞通中国区高管

  今天重点围绕Mellanox的事件做一个交流。首先,什么叫硅光?目前包括旭创、AAOI等传统公司,现在提供的光模块产品叫做分布式光模块,里面从激光器或者接收器的芯片开始,里面有很多种封装步骤,都是分立式的一级一级的,在一级一级里面又很多不同的工艺、材料等,分立式光模块在未来成本会受到很大压力,成本压力很大一部分是来自于封装材料、测试成本、人力成本,这三块成本远远超过现在光模块芯片成本。

  在此背景下,硅光技术应运而生,硅光就是IC技术往光方面进行延伸,从历史的发展演进来说,以Intel为主,他发现认为IC技术已经接近成熟,需要新的领域来扩张他硅基半导体的市场,所以就瞄准光,在他带动下,很多公司加入硅光行业,其实硅光这个技术简单来说就是用硅这种材料来实现刚才说的光模块里面的最主要的单元,好处和当时IC出来的好处是一样的,举例,现在的模块里面硅光芯片就一块,在这一块里面处理激光器需要外批以外,其他的像调制器和接收机其实一个芯片就搞定了,硅光最大的特点就是集成化,第一省去封装上面很多成本,整个封装工艺简单化,进一步降低封装工艺成本,硅光从特性来说,对分布式光模块产生非常大的冲击。之前几年里面,硅光研究主要在性能、良率的提升上面,在过去几年过程中,很多人质疑,很正常,硅光技术的里程碑事件是去年8月份美国的亚马逊在2公里以内的招标里面,把将近200万只40%的份额分到Intel和luxtera,原来几乎都是像AAOI和旭创独占,既然可以量产了,之前对于硅光的怀疑全部都抵消了,个人对硅光是抱有支持态度,我认为硅光是未来的趋势,这种趋势是不能改变的。

  回到Mellanox的事情,Mellanox刚刚宣布停止了1550nm硅光的研究或者投入,这个也是昨天从媒体里面看到的消息,当时并不觉得惊讶,因为在2015年的时候,我和Mellanox时FA的director,和他聊的时候,我就指出了Mellanox当时是基于的硅光技术,就是原来Kotura硅光技术的短处,在13年或者14年的时候,Kotura的硅光技术是不足以支撑到未来的,所以我当时我觉得很正常,后来发现业界引发出来的结论是,对整个硅光进行否定,所以这个时候我就写了一篇博文,其实这个文章很多人看到,这个文章就是说,硅光这个技术从硅爬到光这里来的时候,就像当时的IC走向ID,毕竟刚开始,有各种不同的技术,后来不断随着这个技术的演进,随着优胜劣汰,会淘汰过时的技术,最后有竞争力的能够代表未来的技术就会留下来,Mellanox这次事件其实就是这么一个过程,这就是硅光技术走向成熟的过程。

  具体来说就是,对于硅光技术来说,光模块里面最重要的几个单元,第一个激光器,我说的激光器完全就是发光,没有任何调制功能,纯粹意义上的激光器;第二是调制器,调制器作用就是光电转换,把激光器变成光子信号;第三个是接收机。当然和调制器配套的还有驱动器,但是对光来说,最重要还是这三大部件,激光器硅光暂时做不了,Intel现在还在攻克,我相信五年之后就会使用硅机掺杂的方式,实现在硅的硅壳上直接发光,但目前光源还是外贴的。先抛开这一点,对硅光来说,技术上最难的不是后端接收这块,而是调制器,最重要的就是调制器,调制器的水平代表硅光技术领域的水平,那么回头去看目前或以前几家硅光公司,Luxtura,还有被Cisco收购的Lightware,还有Intel等,这些公司在当初选择硅光的时候,选择了MZ方式,他这种方式有个优点是带宽很宽,可以和激光器匹配,唯独只有Kotura他选择了EA,EA就是电吸收,这种调制作用的原理就是,就是材料放在那里,一加电压,在电压的作用下,马上材料就会把光吸收,吸收得很厉害,吸收到20个db,30db个以上,这样光一下子就变得很弱,原理就是这个材料在光的波长上,有个吸收边,就是吸收曲线在所需要的波长附近突然锐减,这就是电吸收的模式,只有Kotura一家公司是EA这种模式,现在看到的业内很多,包括我们公司就用的这种方式。这种方式从物理限制上来说,本身不适合做可调波长的激光器,如果激光器可以做可调波长的,这时候调制器要想同样做到可调就很难,这是关于调制器本身。

  为什么说这次Mellanox选择抛弃的1550这个波段的硅光,其实在光通信里面,原来10G的光器件的解决方案都有,上到100G以后,甚至到400G,整个光通信领域的技术都汇集到主流技术,其他的都慢慢被淘汰,具体说来这里面,去了解一家光器件公司的能力的时候,只要看两个光指标,第一速度,多少速率的;第二距离,现在100G以上的,从距离上面攻其实很简单,两公里以内,就是数据中心,10公里几乎是电信的或者大的数据中心的,40公里以上几乎都是相干。有了这三个点,40公里已经并到80公里去了,80公里以上几乎都是用波分的方案,100G或400G以上,如果选择波分,波长就必须是1550。既然是DWDM,100G里面几乎是采用可调波长,可调激光器,再加相干,再加1550。在1550可调的大背景下EML肯定不行的,别说100G以上,10G都不能实现可调,这就是为什么EA这种调节方式不可能用在80公里以上,可能10公里就是他的菜,主要用在2公里以内,2公里以内现在几乎所有的方案都是用1310这个波段,这也是为什么Mellanox砍掉1550,其实这是明智的,因为1550就是长途,80 公里以上,意味着可调波长,波分,EML在这个肯定不行的,但是如果你仔细去解读这Mellanox话,并没有说把1310砍掉,包括硅光也是。

  回到1310的2公里的方案,如果是传统的分立式器件,一般有两种,一种是直桥的,一种分立式的,第三种是硅光硅光大的1310里的,又分三个技术派,一种是PSM4,早期是100G传过来的,现在都已经到了400G时代的时候,考虑到2公里的范围,已经考虑到从PSM4迁移到PAMM4,也就是用硅,这个和现在的调制方式都是一样的,硅的特点是集成,调制的方式是分立,就这么一个区别。

  所以在这个背景下,Mellanox与大家都不同的EA的技术,实际上,他这个方案像现在的EML,EML他目前只能用在1310,还有个VOA这个产品用电吸收还是可以的,所以这就是这个故事的解读,从这个里面可以看出来,经过这个事情以后,这个事情消除了硅光技术的杂音,慢慢向主流靠拢,主流就是MZ的调节方式,Mellanox1310还是依赖于原来的Kotura话,他在1310这块还能吃一两年饭,但是未来我相信硅光更有发展的,所以硅光的技术首先不仅是光通信,还是瞄向未来光代替电的整个过程,其实大家可以去看2013年美国白宫发的白皮书,光通信只是开始,接下来才会慢慢进入包括传感,消费品领域,必须要用集成的模式,才能实现大规模的量产。

      Q&A

  Q:硅光现在大家已经看到了亚马逊的数据中心里面,是有小批量量产,能根据什么样的指标,知道硅光什么时候成熟?

  答:2019年。因为现在高速领域,不光靠光,还要靠电,电这方面主要靠DSP,考虑功耗的原因,有的采用7nm,有的采用16nm,都需要新一代功率的更新才能达到低功耗,这一切都得到19年以后,才会出新一代的DSP芯片来支持下一代高速光速模块,硅光也不例外,也需要DSP,所以问题不在硅。

  Q:现在从数据中心开始普及吗?再慢慢走向电信市场,就是5G这一块是不是有这样的趋势?

  答:首先硅最大的优势就是量大的地方,数据中心是铁定的,明显的一个量大的市场,而且数据中心内部量大,而且指标相对较弱,更适合新技术的引进,硅光肯定会在19年,包括阿里、亚马逊等,19年以后升级到400G,在这个大背景下,硅光会有很大作用。在无线这块,我并不是十分看好硅光,因为无线属于电信级的产品,电信级的产品需要可靠性,可靠性对硅光有点过于要求。不是说硅光可靠性不行,硅光毕竟是新东西,电信总是需要硅光成熟应用那么几年才会用它,这是一种观念上的偏好。第二,电信商的应用距离基本都是在10公里以上。从距离上看,硅光目前的技术100G、400G,硅光的技术带动还是挺累的,5G短期内应用硅光的可能性不大。2020年,中国号称5G会上来,我个人认为5G是不是真的像预测的那么多,这是个大问号,其实现在5G的发展很大程度受到国家宏观层面经济的拉动作用,而不是真正的需求。

  Q:但是5G可能是从2020年开始是比较漫长的过程?

  答:对,我的意思是5G的成长过程并不取决于用户用的爽不爽,而是国家GDP需要增加多少,来拿多少5G来拉动。

  Q:介绍一下未来可能的硅光调制器技术,用到的材料是什么?

  答:硅光的核心是调制器,整体来说在Mellanox之前提出两种,一种是EA还有一种叫马赫-曾德尔(MZ),这是调制结构,经过这个筛选以后,这个行业会越来越集中,都用马赫-曾德尔(MZ)这种调制技术会成为未来的趋势。材料会以硅为主,但是为了增加调制的速度,可能会掺杂一些其他的元素,现在可选择的就是掺杂锗,所谓的硅锗工艺。

  Q:17年亚马逊把40%的光模块分到了另外一家,那是不是在数据中心这一块硅光光模块会不会对旭创和AOI传统光模块造成很大的冲击?现在旭创和AOI很大的竞争优势就是现有的光模块里面做封装,他们的竞争壁垒就是在这块,如果后期用硅光,封装可能会简单很多,是不是可以这么理解?

  答:趋势上说是这样,但是实际在发展过程中还是要看个人努力因素,所以实际替代有多快,不仅是大方向,时间上是还是看不清楚。我们也不能忽略传统的,因为比如这次招标大家没有想到下手这么猛,这也是一个相互PK 的过程,现在就是最重要的是接下来Facebook和其他数据中心在招标的时候,硅光份额是扩大还是减少了,招标硅光份额变化趋势可以说明很多问题的。

  Q:下游客户要用,性能上没有很大差别吧?

  答:如果是500米是没有很大差别的。

  Q:成本端现在是什么样的情况?硅光规模上来,成本会下降吗?

  答:是的,会下降。硅的特性在于规模上升,成本越低。都是相对而言的。

  Q:100G里面,这两种技术路线的成本大概是怎么样的情况,是不是算打平了,后面400G硅光的这块的优势会不会更加明显?

  答:成本因人而异,我个人认为,从理论成本上来说硅光成本会降低,硅光的成本强烈以来于量,它属于量变化的非常快的。

  Q:做硅光模块的,现在除了Intel,还有另外一家公司是?

  答:Luxtura。

  Q:还有硅光做的上量出货的公司吗?

  答:短距离只有Intel和Luxtura两家了。

  Q:长距离有谁做?

  答:只有Acacia一家。

  Q:像intel本身的优势在数据中心,可能在电信领域往后发展速度会慢一点吗?

  答:不是,Intel主要在光子计算机,所以长距离就是跟Acacia正好撞上了。

  Q:怎么看Acacia在长距离硅光这块的趋势?

  答:不会有很大发展空间,因为硅光在长距离这块的性能目前还有点早熟、催熟的状态,靠这一家公司我认为技术进步是很难的,所以传统成本降下来,性能肯定是会非常好的。Acacia原来是卖光模块的,现在也卖光器件了,如果他真的效益好,干嘛要卖光器件?从外部宏观角度来说,可以感受到这个状况。

  Q:价格这方面,硅光技术的利用对100G光模块会有什么冲击?

  答:成本包括,材料成本还包括人员成本,很大一部分是良率,良率变化对成本的影响非常大,外部成本是高还是低,这个功率是不是能发挥出来是取决于良率有多大的改善,这其实和电的发展历史是一样的,良率的过程其实和CPU是相关的。一个趋势是硅光这个东西是芯片的,芯片集成一旦我认为他开始在某一块,比如说在100G领域,一旦占据了脚跟。他再向下延伸,我相信演进的趋势会非常快,演进过程中成本的变化其实是非常小的,换句话来说,硅光400G的芯片和100G硅光芯片大不了多少,最大的区别是研发,研发只要有100G一定的技术积累,再把它扩到400G,应该不是太难的事情,从这个趋势,大概可以判断出来,越往上走,硅光的优势会更明显。

  Q:这个也是要到19年以后吗?

  答:对,到19年,阿里巴巴发的400G出来的时间也是19年。我相信他的调研的判断。

  Q:国内今年阿里的数据中心的投资建设,对外公开表态上,对光模块的需求也在逐步起来,您判断国内数据中心的起量上来的规模大概是什么时候?和海外比较大概的判断?

  答:商业数据我没有,但是有一个基本判断是,国内数据中心主要看阿里,阿里是代表国内数据中心的大方向,看阿里至少占BAT的一半以上,在国外阿里目前的份额比较小,但是未来会有比较大的发展。个人判断是,阿里之前在光模块一直在酝酿期,19年以后随着光模块团队建立起来了,在光这块量加大,而且加速。

  Q:未来预判规模的话,主要看阿里服务器上的数量和云计算进展的情况,大概的同比的或者跟海外对比有什么指标吗?

  答:阿里占全球数据中心市场大概会在10%左右,对于光模块而言,特别是两个领域的,因为80公里以上的没有任何参考价值。

      文章来源:华创证券通信组

内容来自:华创通信
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