5月14日消息（陈宦杰）5G时代，以人工智能、大数据、云计算为代表的新一代信息技术正在改变传统行业的经营模式和生产模式，互联网的发展已进入到新的阶段。面对呈指数量级爆发式增长的网络流量，数据中心网络带宽能力不断升级，这为高速光互连带来巨大的机遇。
在近日举行的“2021中国光通信高质量发展论坛”上，成都新易盛通信技术股份有限公司业务拓展总监张金双以数据中心光模块面临的关键诉求为切入点，深入介绍了高速光模块的发展机遇与挑战。他表示，硅光集成材料和规模优势充分发挥，可助力高速光模块降低成本。
数据中心光模块直面“四大”关键诉求
数据中心作为未来网络的控制节点和内容载体，正经历云化与ICT融合带来的巨大变革。为满足云计算、人工智能及各类5G业务对于云资源池吞吐、并发等高性能需求，数据中心要求网络设备的数据交换能力持续提升。
张金双介绍，交换芯片的交换能力几乎每两年翻一倍，博通从2015年到2020持续推出战斧系列交换芯片，交换能力从3.2T提升到25.6T；预计到2022年，新产品将实现51.2T的交换能力。与此同时，光模块的传输速率也在稳步增长，正沿着100G、400G、200G/400G、800G/1.6T的方向迭代升级。
“全球5G和数据中心建设迅猛发展，数据中心带宽持续增长，网络设备数据交换能力不断提升，对数据中心光模块的关键诉求体现在四个方面。”张金双介绍，“一是高速率，单端口速率不断提高；二是低成本，随着交换机容量不断增大，高速光器件所占成本逐步提升；三是低功耗，预计2030年，数据中心电能消耗将占全球总用电量的3%~13%；四是高密度，固定交换面板空间吞吐量增大。”
针对以上诉求，硅光方案具备材料成本优势和高度集成的特点，规模化商业将能够帮助高速光模块降低成本。张金双表示，在产能方面，硅光集成基于CMOS生产工艺，实现扩产只需3至5个月；在产量方面，硅光芯片采用8英寸晶圆，单片晶圆可获得更多切片；在良率方面，硅晶圆材料取之不尽，综合良率可达80%-90%以上。
硅光集成方案的挑战与难点
在光通信行业，硅光集成是一个热门话题，但该技术仍处于产品化的探索阶段，存在诸多挑战。
张金双分析道：“耦合难，硅波导与激光器/光纤的光耦合面临效率的问题；规模小，硅光集成技术仍处于探索发展阶段，需求规模相对较小；新工艺，硅光集成技术要想兼容CMOS工艺，仍需工艺流程创新；不发光，硅能隙问题，依赖III-V族光源。”
与此同时，硅光集成技术的难点还包括：技术路线多样，硅光芯片方案不同，各厂家模块设计方案不同；硅光耦合工艺要求较高，硅光波本身导损耗大，要求更低的插损设计；设计套件非标化，设计与Fab分离，缺乏标准的设计与仿真工具，以及PDK套件；晶圆自动测试及切割，定制化硅光芯片，需要厂家具备晶圆测试及自动分割的能力。
业界有观点认为，随着以太网向更高速率发展，光电协同封装（CPO）将成为下一代板上光互联的一种技术方案。
张金双表示，“产业界研究CPO方案倾向于两个方面的优势：一是解决电路域的性能问题；二是带来更低的功耗。但与可插拔光模块相比较，CPO形态下的光器件出现故障后维护难度较高。另外，整个产业商业模式也会带来改变。因此，CPO方案真正商用仍需要时间。”
调研机构LightCounting预测，2026年，全球以太网光模块市场规模为接近70亿美元，其中400G/800G高速光模块销售占比将达到60%。作为业界领先的光模块解决方案与服务提供商，新易盛一直专注于向客户提供高性能的光模块解决方案。新易盛基于InP激光器方案的400G光模块已经在超大型数据中心规模部署，并2020年底推出了400G硅光模块，在性能、成本和供应方面均具有竞争优势，其新一代800G高速光模块将于2021年6月正式发布。
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