目前100G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心主流架構(gòu)，并且驅(qū)動(dòng)了100G光模塊行業(yè)的繁榮。就長遠(yuǎn)來看，數(shù)據(jù)中心仍有不斷升級(jí)的需求，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為400G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將是100G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方向，同時(shí)將帶動(dòng)400G光模塊的市場(chǎng)需求與技術(shù)革新，其中光模塊激光器技術(shù)是重要的關(guān)注點(diǎn)。

光模塊核心組件之激光器芯片

光模塊是由多種光學(xué)器件封裝而成，其內(nèi)部組件中激光器芯片是比較關(guān)鍵的部分，占光模塊成本的60%，主要影響光模塊的傳輸距離。激光器的主要類型有:VCSEL、FP、DFB、DML、EML，不同類型的激光器有不同的工作波長、方式和應(yīng)用環(huán)境，如下表所示。

100G光模塊激光器芯片與硅光技術(shù)

在100G光模塊市場(chǎng)中，屬100G QSFP28光模塊市場(chǎng)份額較大，不同的QSFP28光模塊采用了上述不同的激光器。

100G-SR4 QSFP28封裝光模塊，主要用于100m內(nèi)的多模并行方案，其內(nèi)部多采用VCSEL激光器，VCSEL激光器具有體積小、耦合率高、功耗低、易集成、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì);100G-CWDM4 QSFP28封裝光模塊，主要用于10km的粗波分復(fù)用方案，其內(nèi)部多采用DML激光器，DML激光器具有尺寸小、功耗低、成本低等優(yōu)勢(shì);100G-ER4、100G-ZR4 QSFP28封裝光模塊，主要用于40km以上中長距離單模方案，其內(nèi)部多采用EML激光器，EML激光器具有眼圖裕量大、色散小、消光比大、距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì);而對(duì)于100G QSFP28 單波封裝光模塊，在芯片技術(shù)上有了新的突破---易飛揚(yáng)面向數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景的硅光集成100G光模塊早已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，且有更低的BOM(零件物料)成本優(yōu)勢(shì)，覆蓋傳輸距離分別有：500m、2km、10km等單模方案。

硅光技術(shù)在光模塊行業(yè)面臨的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

目前光集成商業(yè)產(chǎn)品技術(shù)路線主要分為III-V族和Si兩大陣營，其中DFB、DML、EML等激光器是InP陣營，雖然技術(shù)相對(duì)成熟，但是成本高，與CMOS工藝(集成電路工藝)不兼容，其襯底材料每2.6年才翻一倍。而Si硅光器件，采用COMS工藝實(shí)現(xiàn)無源光電子器件和集成電路單片集成，可大規(guī)模集成，具有高密度的優(yōu)勢(shì)，其襯底材料每1年可翻一倍。

目前100G光模塊已打開了硅光技術(shù)的大門，但其發(fā)展仍然面臨一些挑戰(zhàn)。

首先， 硅基集成激光光源有待解決。硅是間接帶隙半導(dǎo)體，相比于InP等直接帶隙半導(dǎo)體，硅光模塊中需要單獨(dú)引入光源，而光源并不符合摩爾定律，耦合集成得越多成本也越高，將會(huì)不斷抵消硅材料和工藝集成帶來的成本優(yōu)勢(shì)。

其次，硅光模塊封裝難度大，良率低。硅光接口封裝處于初期階段，主要瓶頸在于光電子芯片和光纖陣列組建的光接口封裝，其對(duì)準(zhǔn)與封裝的精度要求高，封裝效率低，現(xiàn)階段的封裝技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量，低成本的封裝，產(chǎn)品良率限制了硅光模塊的大規(guī)模量產(chǎn)。

另外， 硅光芯片可獲得量產(chǎn)化資源少。盡管硅光芯片與CMOS工藝兼容，但成熟的CMOS資源不對(duì)外開放或者沒有硅光流片經(jīng)驗(yàn)。

目前100G網(wǎng)絡(luò)仍是主流時(shí)代，100G QSFP28光模塊激光器芯片雖然以VCSEL、EML、DML為主，但是從長期來看，硅光方案是大勢(shì)所趨，在400G光模塊時(shí)代或?qū)⒋笠?guī)模發(fā)力。

硅光模塊是啥，簡單的說，就是利用硅光子技術(shù)在硅芯片上集成了光電轉(zhuǎn)換和傳輸模塊。是在硅基平臺(tái)上將微電子和光電子結(jié)合起來，構(gòu)成新的硅光器件。目前，硅光技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。下面簡單介紹易飛揚(yáng)100G 硅光單波系列光模塊(LR1)。

硅光單波 100G QSFP28 LR1 產(chǎn)品特點(diǎn)介紹

符合QSFP28 MSA和IEEE 802.3cu 100GBASE-LR1

以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

性能滿足100GE 20km光互連傳輸

24小時(shí)流量Traffic 測(cè)試0丟幀

光源采用雙透鏡COB創(chuàng)新工藝，提升散熱性能、耦合效率和可生產(chǎn)性

采用MZ調(diào)制硅光集成封裝工藝，與傳統(tǒng)EML 100G QSFP28 LR1相比，具有信號(hào)質(zhì)量方面的相對(duì)優(yōu)勢(shì)

采用7nm工藝 DSP芯片

三溫功耗小于4.0W(不開啟FEC)

同款BOM滿足 DR1, FR1, LR1 三款應(yīng)用

硅光單波 100G QSFP28 LR1 產(chǎn)品工作原理介紹

硅光單波 100G QSFP28 LR1 產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)介紹(三溫實(shí)測(cè)性能)

0℃眼圖性能實(shí)例

25℃眼圖性能實(shí)例

75℃眼圖性能實(shí)例

硅光單波 100G QSFP28 LR1 產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景

可以作為100G QSFP28 LR4在某些100GE應(yīng)用場(chǎng)景下的替代品，單波100G硅光產(chǎn)品建議成對(duì)使用。

不管是硅光版本，還是III-V族版本 ：100G QSFP28 單波BOM歸一化優(yōu)勢(shì)，工藝時(shí)間短。

至此，咱們就簡單說明了100G QSFP28 硅光產(chǎn)品的情況，后續(xù)再聊聊400G硅光

來源：阿光聊光

審核編輯：湯梓紅