新易盛張金雙：解讀數(shù)據(jù)中心光模塊“四大”關(guān)鍵訴求

5月14日消息（陳宦杰）5G時(shí)代，以人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算為代表的新一代信息技術(shù)正在改變傳統(tǒng)行業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式和生產(chǎn)模式，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已進(jìn)入到新的階段。面對(duì)呈指數(shù)量級(jí)爆發(fā)式增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)流量，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬能力不斷升級(jí)，這為高速光互連帶來(lái)巨大的機(jī)遇。

在近日舉行的“2021中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”上，成都新易盛通信技術(shù)股份有限公司業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)張金雙以數(shù)據(jù)中心光模塊面臨的關(guān)鍵訴求為切入點(diǎn)，深入介紹了高速光模塊的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)。他表示，硅光集成材料和規(guī)模優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮，可助力高速光模塊降低成本。

數(shù)據(jù)中心光模塊直面“四大”關(guān)鍵訴求

數(shù)據(jù)中心作為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的控制節(jié)點(diǎn)和內(nèi)容載體，正經(jīng)歷云化與ICT融合帶來(lái)的巨大變革。為滿足云計(jì)算、人工智能及各類(lèi)5G業(yè)務(wù)對(duì)于云資源池吞吐、并發(fā)等高性能需求，數(shù)據(jù)中心要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)交換能力持續(xù)提升。

張金雙介紹，交換芯片的交換能力幾乎每?jī)赡攴槐?，博通?015年到2020持續(xù)推出戰(zhàn)斧系列交換芯片，交換能力從3.2T提升到25.6T；預(yù)計(jì)到2022年，新產(chǎn)品將實(shí)現(xiàn)51.2T的交換能力。與此同時(shí)，光模塊的傳輸速率也在穩(wěn)步增長(zhǎng)，正沿著100G、400G、200G/400G、800G/1.6T的方向迭代升級(jí)。

“全球5G和數(shù)據(jù)中心建設(shè)迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心帶寬持續(xù)增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)交換能力不斷提升，對(duì)數(shù)據(jù)中心光模塊的關(guān)鍵訴求體現(xiàn)在四個(gè)方面。”張金雙介紹，“一是高速率，單端口速率不斷提高；二是低成本，隨著交換機(jī)容量不斷增大，高速光器件所占成本逐步提升；三是低功耗，預(yù)計(jì)2030年，數(shù)據(jù)中心電能消耗將占全球總用電量的3%~13%；四是高密度，固定交換面板空間吞吐量增大。”

針對(duì)以上訴求，硅光方案具備材料成本優(yōu)勢(shì)和高度集成的特點(diǎn)，規(guī)?；虡I(yè)將能夠幫助高速光模塊降低成本。張金雙表示，在產(chǎn)能方面，硅光集成基于CMOS生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)產(chǎn)只需3至5個(gè)月；在產(chǎn)量方面，硅光芯片采用8英寸晶圓，單片晶圓可獲得更多切片；在良率方面，硅晶圓材料取之不盡，綜合良率可達(dá)80%-90%以上。

硅光集成方案的挑戰(zhàn)與難點(diǎn)

在光通信行業(yè)，硅光集成是一個(gè)熱門(mén)話題，但該技術(shù)仍處于產(chǎn)品化的探索階段，存在諸多挑戰(zhàn)。

張金雙分析道：“耦合難，硅波導(dǎo)與激光器/光纖的光耦合面臨效率的問(wèn)題；規(guī)模小，硅光集成技術(shù)仍處于探索發(fā)展階段，需求規(guī)模相對(duì)較??；新工藝，硅光集成技術(shù)要想兼容CMOS工藝，仍需工藝流程創(chuàng)新；不發(fā)光，硅能隙問(wèn)題，依賴III-V族光源。”

與此同時(shí)，硅光集成技術(shù)的難點(diǎn)還包括：技術(shù)路線多樣，硅光芯片方案不同，各廠家模塊設(shè)計(jì)方案不同；硅光耦合工藝要求較高，硅光波本身導(dǎo)損耗大，要求更低的插損設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)套件非標(biāo)化，設(shè)計(jì)與Fab分離，缺乏標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)與仿真工具，以及PDK套件；晶圓自動(dòng)測(cè)試及切割，定制化硅光芯片，需要廠家具備晶圓測(cè)試及自動(dòng)分割的能力。

業(yè)界有觀點(diǎn)認(rèn)為，隨著以太網(wǎng)向更高速率發(fā)展，光電協(xié)同封裝（CPO）將成為下一代板上光互聯(lián)的一種技術(shù)方案。

張金雙表示，“產(chǎn)業(yè)界研究CPO方案傾向于兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：一是解決電路域的性能問(wèn)題；二是帶來(lái)更低的功耗。但與可插拔光模塊相比較，CPO形態(tài)下的光器件出現(xiàn)故障后維護(hù)難度較高。另外，整個(gè)產(chǎn)業(yè)商業(yè)模式也會(huì)帶來(lái)改變。因此，CPO方案真正商用仍需要時(shí)間。”

調(diào)研機(jī)構(gòu)LightCounting預(yù)測(cè)，2026年，全球以太網(wǎng)光模塊市場(chǎng)規(guī)模為接近70億美元，其中400G/800G高速光模塊銷(xiāo)售占比將達(dá)到60%。作為業(yè)界領(lǐng)先的光模塊解決方案與服務(wù)提供商，新易盛一直專注于向客戶提供高性能的光模塊解決方案。新易盛基于InP激光器方案的400G光模塊已經(jīng)在超大型數(shù)據(jù)中心規(guī)模部署，并于2020年底推出了400G硅光模塊，在性能、成本和供應(yīng)方面均具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其新一代800G高速光模塊將于2021年6月正式發(fā)布。

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