中國(guó)信息通信研究院趙文玉：高速光模塊發(fā)展態(tài)勢(shì)及硅光應(yīng)用探討

  ICC訊  （編輯：Nicole）11月12日，第三屆中國(guó)硅光產(chǎn)業(yè)論壇在武漢成功舉辦，本次會(huì)由國(guó)家信息光電子創(chuàng)新中心、中國(guó)通信學(xué)會(huì)，中國(guó)信科主辦，深圳市訊石信息咨詢有限公司承辦，“中國(guó)光谷”國(guó)際光電子博覽會(huì)協(xié)辦，以及獲得了是德科技(中國(guó))有限公司和光電匯的大力支持。本次會(huì)議吸引了來自170余家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，350余名專業(yè)嘉賓參與。

  中國(guó)信通院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)寬帶網(wǎng)絡(luò)研究部主任趙文玉在本次會(huì)議上發(fā)表《高速光模塊發(fā)展態(tài)勢(shì)及硅光應(yīng)用探討》主題報(bào)告，從高速光模塊及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展、硅光應(yīng)用探討等方面切入。

  新基建進(jìn)一步加速推動(dòng)光通信技術(shù)發(fā)展，光模塊市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，接口速率穩(wěn)步提升。25G 量級(jí)波特器件已成模塊主流，50G及以上加速發(fā)展。相干檢測(cè)方面，60G量級(jí)波特器件逐步應(yīng)用，100G及以上需求出現(xiàn)。

  趙文玉提到，不僅國(guó)外多組織協(xié)同推進(jìn)高速光模塊及接口標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)內(nèi)高速光模塊標(biāo)準(zhǔn)化也在同步有序推進(jìn)。我國(guó)光通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作在中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(CCSA)TC6進(jìn)行，WG1定義WDM/OTN/PTN/SPN等傳送網(wǎng)系統(tǒng)及設(shè)備技術(shù)要求，WG2定義PON等接入網(wǎng)系統(tǒng)及設(shè)備技術(shù)要求，WG4定義光模塊及組件技術(shù)要求。目前光模塊標(biāo)準(zhǔn)從25G、50G、100G、200、400G到800G不管是已發(fā)布還是在研中，都取得一定成果!

  據(jù)悉，依托中國(guó)泰爾實(shí)驗(yàn)室、IMT-2020(5G)推進(jìn)組等平臺(tái)，具備完整的光通信系統(tǒng)設(shè)備及光模塊第三方測(cè)試驗(yàn)證能力，中國(guó)信通院聯(lián)合業(yè)界共同推動(dòng)測(cè)試驗(yàn)證與標(biāo)準(zhǔn)化工作!如2018.11~12第1次組織測(cè)試，2019年1月發(fā)布《5G承載光模塊白皮書》;2019.6~10第2次組織測(cè)試，2020年8月更新《5G承載光模塊白皮書》。

  超400G速率成為熱點(diǎn)，800G關(guān)注度提升

  據(jù)趙文玉介紹，在長(zhǎng)距應(yīng)用相干技術(shù)領(lǐng)域，從2019年到2020年期間，Ciena、Infinera和華為等設(shè)備商發(fā)布800G量級(jí)相干DSP產(chǎn)品并開展試驗(yàn)驗(yàn)證。

  其舉例：2019年9月CIOE展會(huì)期間，華為、新華三、海信、光迅、住友、立訊精密、山一電機(jī)等成立800G Pluggable MSA，已發(fā)布白皮書;2019年9月，博通、思科、Finisar、Intel、Juniper、Marvell等成立QSFP-DD800 MSA，基于QSFP-DD制定800G光模塊、連接器及籠子規(guī)范，已發(fā)布QSFP‐DD800Spec. R1.0;OIF從2019Q2開始已有多篇文稿討論800G需求及技術(shù)方案，正在醞釀啟動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。

  高速模塊基于光子集成趨勢(shì)加快。光子集成趨勢(shì)明顯， 到2024年，集成產(chǎn)品的份額預(yù)計(jì)將達(dá)到銷售額的78%。目前中小規(guī)模PIC已經(jīng)成熟并取得廣泛商用。硅光與III-V族的發(fā)展相互影響，二者有各自適用場(chǎng)景但也存在一定交集。 在直調(diào)直檢場(chǎng)景中，III-V族DML主要用于低速短距，III-V族EML主要用于低速長(zhǎng)距或高速短距，硅光則是在100G、400G及以上的高速短距應(yīng)用中體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。而在相干場(chǎng)景中，III-V族和硅光普遍用于高速長(zhǎng)距。

  硅光產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，呼吁整合技術(shù)及產(chǎn)業(yè)資源

  數(shù)據(jù)顯示：硅光產(chǎn)品的年銷售增長(zhǎng)率在2019年放緩，但隨著400GbE模塊的開售，2020-2024年將恢復(fù)增長(zhǎng)勢(shì)頭。隨著市場(chǎng)在未來五年內(nèi)恢復(fù)兩位數(shù)的增長(zhǎng)， 該行業(yè)似乎即將進(jìn)行根本性轉(zhuǎn)變。到2025年，硅光產(chǎn)品銷售額預(yù)計(jì)將接近60億美元。除了短距400GE DR4等應(yīng)用，硅光與InP在更長(zhǎng)距離的 400GbE等高速產(chǎn)品中將持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)。

  在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用方面，高速硅光模塊應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯。如硅光PSM4方案可大幅節(jié)約器件和組裝成本，在500米數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的100G QSFP28 PSM4光模塊產(chǎn)品市場(chǎng)，硅光混合集成方案份額超過傳 統(tǒng)分立器件方案，目前已達(dá)到近80%。但由于合分波溫漂及耦合效率的問題，100G CWDM4硅光方案仍存挑戰(zhàn)。在400G及以上速率，傳統(tǒng)直接調(diào)制已經(jīng)接近帶寬的極限，EML的成本又比較高，而硅基器件不僅具有高調(diào)制帶寬(>30GHZ)，在器件尺寸、集成規(guī)模和成本方面也具有優(yōu)勢(shì)。

  在電信應(yīng)用領(lǐng)域，硅光助力解決相干模塊尺寸和成本問題，硅光相干模塊研究積極推進(jìn)。趙文玉提到，2018年烽火、光迅、國(guó)家光電子創(chuàng)新中心三家聯(lián)合推出國(guó)內(nèi)首款商用100G/200G硅光子相干收發(fā)模塊產(chǎn)品;2020年OFC會(huì)議上，華為公開一款硅光芯片上集成相干接收機(jī)和偏振追蹤單元，基于非制冷DFB激光器搭建的超高速短距離相干傳輸系統(tǒng)。

  趙文玉認(rèn)為：數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)即將進(jìn)入新投資周期，云巨頭加快部署400G網(wǎng)絡(luò)。另外根據(jù)5G發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計(jì)2021-2023年將是中國(guó)5G建設(shè)高峰期，該板塊的強(qiáng)勁需求也將推動(dòng)硅光市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展。呼吁整合技術(shù)及產(chǎn)業(yè)資源，逐步解決面臨問題和調(diào)整，積極推進(jìn)我國(guó)硅光技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。