光模块的特点和技术发展趋势
2024-03-25 15:55:37

      光模块又称光收发一体模块,是实现光通信系统中光信号和电信号转换的核心部件,主要由光器件、功能电路和光接口等构成。光模块的发送端把电信号转换为光信号,接收端把光信号转换为电信号。光模块为通信网络基础单元之一,是数据中心、基站等基础设施的关键部件。

     光模块发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号,应用于电信网络、数据中心和企业网等应用场景。

     根据传输速率,光模块产品主要分为200G/400G/800G光模块、50G/100G光模块、40G光模块、25G光模块、10G光模块、100M/1G光模块。

     硅光技术发展,有效降低光模块成本硅光技术通过提高数据传输速度,降低复杂性来支持高带宽部署。在400G 短距离、相干光等场景中使用通过硅光集成技术生产的光模块可降低成本。随着硅光技术的光模块逐步发展,硅光集成技术已经逐步被用于数据中心等其他场景的光模块上。

     相干光传输技术助力高速光通信模块发展相干光传输技术在光通信领域被越来越多的应用场景使用,从骨干网逐步下沉到城域和边缘接入等场景。在数通领域,相干技术也已经成为数据中心间互联的主流解决方案,相干光模块用量预计在未来几年将迎来快速增长。

     Co-Package技术发展,推动降低高速光模块功耗Co-Packaged Optics(CPO)是一种将光电器件集成在单个基板上的技术,旨在解决下一代带宽和功率要求所带来的挑战。随着信号往1.6Tb/s及更高速率提升,可插拔光模块的问题逐渐凸显,主要表现为高功耗、高延迟和空间占用等方面问题。不少人认为CPO是1.6T时代及以后的发展方向。

     目前,芯片和光模块是单独封装形成两个独立的模块,然后放到高速PCB板上,采取模块化的设计。这样的好处是任何一个模块出问题,可以单独更换。缺点是高功耗、集成度低,高速PCB板占用面积大、成本高。

     未来,通过CPO将硅光模块、芯片通过半导体封装一起做在板子上,一体化集成,成本、功耗和尺寸将比目前的有很大提升,网络带宽也会明显提速。CPO的好处是单位数据的功耗极大下降、能效比突出、可靠性提升。现在可插拔的800G光模块功耗是14W,CPO可以做到5W。

     CPO汇集了光纤、数字信号处理(DSP)、交换机ASIC以及封装和测试领域的专业知识,是数据中心和云基础设施的革命性的技术。CPO的封装涉及2.5D/3D、TSV(硅通孔)、TGV(玻璃通孔)等封装技术。网络和计算结构带宽的需求不断加快,系统和芯片架构的创新需求很迫切,以缓解摩尔定律带来的放缓。与此同时,铜互连线正迅速达到其带宽-距离限制。硅光子学对于维持快速数据增长和支持高带宽应用很重要,如以太网交换、人工智能/机器学习(AI/ML)和高性能计算(HPC)。

 

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