800G 和 1.6T 硅光模块最新进展(会议纪要)

800G 和 1.6T 硅光模块最新进展会议纪要

800G的硅光模块包含哪些芯片?1.6T与800G光模块的区别?

芯片种类上不会有太大的区别。一个模块里最基本的电芯片像DSP、发射端的像driver,然后像接收端的TIA不管是400G、800G或者是硅光或非硅光类的都会有,属于最基本的一些电芯片。在发射端一般800G的光模块会有两颗硅光芯片,每1颗是4个通道,承担400G,加在一起就是800G。发射端每一颗硅光芯片自带两颗激光器光源,接收端除了TIA,每个TIA前面会带一个通道的探测器芯片阵列,还有电容电阻之类的小东西。

1.6T会不会要4颗硅光芯片?

不会。光口的数量是固定的,1.6T一般是两颗800G的芯片。也有公司做800G的时候做成一颗八通道的芯片,到1.6T的时候做成一颗16通道的芯片,但是考虑量产,一般还是会两颗更多一点。

一颗硅光芯片有两个CW光源,两颗有4个CW光源,这是除了硅光芯片之外,硅光模块跟传统光模块在发射端的差异点吗?

传统如果是800G的光模块公司的话,一般单波100G的EML芯片需要8颗,在数量上硅光会少一些。另外激光器的种类不一样,硅光是用CW光源,然后传统的用的是调制的EML光源。

传统的光模块是8颗的EML芯片,除了EML外还要再加调制的光源吗?

不需要,EML是外腔电吸收调制光激光器,相当于激光器里会分成两部分,一部分就是DFB的光源,恒定发射激光,在前面还加连接生长的一部分电吸收调制器的材电吸收材料,那部分材料就是加电压的时候会不透光,不加电压可能就通光。

从硬件的角度看,硅光模块跟传统的光模块在发射端最大的区别就是8颗EML现在换成了2颗硅光芯片,再加4个CW的光源吗?

对没错。传统的跟现在硅光比,就是把前面的电吸收的那部分材料拉出来做成了一个单独的光电调制器芯片。主要它的变量变成硅光计量,增量就是CW光源,

800G跟1.6T没有量上的差异,只有CW光源功率的差异?

对,另外硅光一般都是非气密封装形式,整个被封装在PCBA上,传统的比如说EML芯片,像旭创传统的800G一般会用半气密的形式,相当于激光器芯片,还是会封装在可伐的一个管壳里面,做成半气密形式,非完全气密。因为传统的方式要看所有的波长都一样,相对简单,如果要做到稍微长距一点,做到波分复用,一般里面不光只有激光器,还会有很多核素的透镜,要光合到一路上去,因为外面还会有一些可伐的管壳,封装形式会不太一样。

封装形式不一样是指硅光模块跟传统的会不一样,还是1.6G跟800G的硅光模块不一样?

硅光和传统的会不一样,因为传统的用到波分复用的模块,就是传输距离在一两公里及以上一般会用到波分复用。如果是传统的模块其实上还是用空间光耦整形的方式,8路激光器合数回到一根光纤里面。但是硅光不需要空间的光学的整形,在芯片上相当于把8路激光器全部都合成一路,所以整个封装形式会不太一样。

封装形式不一样,对器件端有影响吗?

传统的激光器有8个光源,传统的交换机和交换机之间短距传输的情况下,每颗激光器的波长一样,一个模块可能会出8根光纤。这种情况下基本上硅光的和传统的在封装形式上不会有太大区别。但如果一些传输应用场景,1~2公里的时候,8个激光器是不同的波长,按照20纳米间隔的波长,最终8个通道全部都耦合到或者说把8路的光要最终都传输进一根光纤里面。传统的模块的封装方式就是需要激光器前面再加反射镜,把8路激光全部压缩成一路光,然后进到光纤里。反射镜是传统所需要的。这些透镜反射镜在硅光上是做成片上集成的。

4~5个光学器件,目前产业链里面是哪些公司在做?

小型化的贴片设备都能做,因为首先精度要求不高,其次透镜一般会在机加件上去洗一些固定槽,被动贴上去。所以一般不会有自动化设备去做。

光学器件占封装整个模块里面成本占比多少?

很小,一个可能就人民币几十块钱。

硅光模块产业成熟度如何?有哪些玩家,分别进展怎么样?

国内做硅光能批量交付的只有三家,除了旭创之外其他也不能算纯粹的硅光玩家。旭创和云晖之所以做硅光的模块,很大程度上也是因为谷歌把它的硅光方案share了,谷歌也有给他们很多订单,所以他们硅光的成熟度会比较高。像Molex也做硅光模块,但是基本上现在没有纯粹的本土的硅光公司方案了,很多大部分也都是有公司在国外,像旭创,包括流片在国外的,或者本身是国外公司控股的国内公司。

国外现在哪家做的比较好?

国外现在主要的话像以前做的比较大的像英特尔,然后像思科。

这几家进度如何?能否在今年或明年导入供应链?

800G真正能批量交付的除了英伟达自己做一些之外,基本上主要还是旭创、CoherenT有交付。剩下还有去年云晖800G也有一些交付订单。基本上硅光还是以传统EML的方案为主,但旭创今年硅光的应该会批量交付,因为去年八九月份,硅光400G、800G的良率问题基本上得到了解决,所以今年应该会大批量导入硅光。因为1.6T和800G对EML的需求量很大,但是今年EML整体供应量不足,所以他们也会有比较大的意愿导入硅光的方案,另外他们自己流片,整体成本上相比于EML还是有竞争力的。

交货的进展如何?

硅光应该已经量产了,包括他们在泰国的工厂今年应该扩得很厉害。

今年800G和1.6T的渗透率多少?出货量的预估如何?

预估基于英伟达交换机的GPU订单反推光模块的数量,所以800G需求量保守七八百万,1.6T今年估计100多万,这是包含了AOC和DR8的。具体的分配比例要看每家数据中心的架构。

总量里面硅和光的渗透率比例多少?

旭创能占到市场份额50-60%,硅光和EML各一半。1.6T现在还不太会出批量的硅光方案,应该还是EML为主。

原因是什么?

硅光有两种方案做1.6T。第一种是单波100G用16个通道去做。第二种是单波200G有8个通道,相当于架构跟800G不变,单通道的速率从原来单波100G提到200G,但该方案难度大。因为硅本身材料有限制,导致高频响应带宽不是特别好,导致很难实现单波200G。听闻旭创通过电的优化包括在电芯片上做带宽冗余的方式,能够在小带宽的硅光芯片上同样实现单波200G,但是能否批量交付还是未知数。目前有样品能做出来,但EML单波200G可实现性会高很多。1.6T的最终架构是用LPO还是用传统的热插拔这种带DSP的热插拔模块,还没有完全定下来。用LPO的话,硅光比传统EML有很大优势。

有短距离的解决方案吗?

短距离有像博通的产能可能不能满足现在的需求,单波200G是可以做出来的。现在800G方案相对来说比较成熟,1.6T的AOC方案暂时没有解决方案。所以英伟达也有在想有没有除了硅光和EML之外的其他解决方案。

200G的单通道VCSel成熟了吗?

博通有样品出来,但是单波200G能否产业化不太明确。能否上到产业需要的量级,EML已经证明其确实能够做到这个量级,现在也已经有在批量交付了。1.6TAOC的方案,英伟达也有在考虑薄膜磷酸锂,因为薄膜磷酸锂能够弥补这块空白。

1.6T AOC的4种方案怎么比较,哪一块能够最先成熟?

LPO跟AOC或者DR8没有关系,LPO是整个模块和交换机的架构的区别。薄膜磷酸锂现在整体问题在于它的整个产业不像硅光一样,还没有完全成熟。因为数据中心订单的体量很大,如果不是完整成熟的通过完整的质量考验的产业链,短时间没有办法做到应用,短期一两年之内可能有点难。但是硅光主要还是带宽的问题。1.6T主推DR8的方案,但现在成本比较高,会更希望将来能推出1.6T AOC的方案。

旭创1.6T上用硅光开始解决优化的问题,目前是什么样的进展?

到送样阶段,会比EML晚个一两个季度。因为EML的1.6T的方案现在在做小批量的,包括英伟达今年上半年到年中可以把1.6T的一些小批量可靠性全部跑完,1.6T的传统方案应该在Q3开始慢慢起量。

EML需要支撑远距离DR8和短距AOC的产能够吗?

肯定不够,800G整个产线的capaciT y是固定的,包括800G的模块,EML的整个交付压力都非常大。所以旭创他们做硅光模块的意愿会很强,这样可以对EML没有任何的依赖度。

考虑到光模块产能或成本的压力,GB200后面会降低对光模块的需求吗?

我认为英伟达将来会自己做光模块,短期内可能不会完全切,长期来说,因为从现在的架构来看,交换机的成本太高,所以从英伟达整体的策略方案来看,英伟达也在做光模块。至于做短距还是做DR的系列,目前暂不明确。

英伟达偏好CPO,还是直接用光引擎的方案?

CPO目前不太热,主要的交换机厂商前两年都有在推行,但从可维护性、功耗、每比特传输所需的能量来看,还没有到CPO在经济价值上替代热插拔模块的拐点。目前热插拔模块仍然是最主流以及最经济的方案。考虑折中方案,去年开始讨论LPO。

LPO不会大规模实行?

LPO极具性价比,因为它相当于取消光模块里的DSP,需要光模块公司和交换机厂商做比较深的绑定。不太像原来方案,热插拔模块在不同家交换机上可兼容。LPO取消了模块里的DSP,DSP的任务交给交换机上的DSP承接,所以两者之间的调试很重要。这种产业方式目前具有吸引力,因为交换机厂商的成本可以下降很多,但是目前还没有形成完整的产业链。

有没有新增的其他器件是硅光模块所带来的收益?

其实没有,因为基本上除了芯片,硅光模块的结构很简单,除了PCBA和SIMT,剩下的就是光电芯片、透镜、光纤阵列与管壳。

硅光模块连接器是否有变化?

没有。硅光的口、光纤都差不多,没有本质性区别,只是封装形式、工艺形式上有点区别。

出货100万只的硅光模块的产线要投资多少钱?由哪些关键设备构成?

如果不考虑产物,纯粹大型设备的话,固资类的仪表加设备全部加在一起,如果一年要出100万只的话,大概5个亿左右。大头是贴片,大概会占9,000万到一个亿。打线设备大概600万,贴片后的精度量测设备大概在600万。激光器的激光光源的老化加测试外加基本的可靠性大概在1,000万。可靠性设备加在一起在八九百万。耦合大概两个亿。剩下的晶圆测试、芯片测试看抽测比例,一般会在5000~8000万左右。温度实验类的设备,包括就是出货前的单位测试设备会在500~800万,仪器仪表大概5000~8,000万,具体看配比。

耦合设备做的比较好的厂商有哪些?

分两类,跟国外的光模块厂商合作最多,占比大概8:2。国内像旭创基本上使用猎奇的,因为旭创有把百分之八九十的设备外包给猎奇,两家绑定很深。华为的自研设备占比较大,兴盛会买雷神或者是ADSST。

国内公司不购买国外厂商耦合设备的原因?

价格原因,国外一台设备不含税在30~35万美金左右,一台含税是40万到80万人民币。国外和国内是高端全自动设备和人工上下料制造的区别,国外走的代工路线,希望设备的自动化和UPH要足够高,但是国内旭创自己生产自己做封装,可以快速实现人员和设备的balance,也许UPH效率不够高,但最终成本未必比全自动的要差。国内这种方式使投资比较灵活,猎奇背靠背,使得可控性很强。国内公司做到一定规模时内部要么会找完全可控的耦合封装的公司,要么内部成立自动化平台部门,自己做耦合设备。

国内仪表仪器的供应商有哪些?

误码仪可能会用国内的,除此之外,眼图仪、带宽测试一般不太可能用国内的,国内做不好,特别带宽速率到77赫兹以上的。

除此之外,还有哪些什么东西在产线比较重要?

硅光的芯片和晶圆测试加在一起大概有五到8千万。

CW光源国内有哪些公司做的比较好的,旭创采购的哪一家?

源杰、仕佳都能做,只要功率够大相对稳定,没什么特殊要求,能做普通的直条的CW这种激光式的公司很多,主要就是源杰、仕佳,旭创主要考虑的也是这些公司。

现在会用多大功率的光源,功率变大后多少钱?

现在30~50毫瓦左右足够。假设不改变不增加通道数的情况下,从800G到1.6G只是带宽翻一倍。它跟芯片里的通道数有关,一个4通道的激光器芯片,一个激光器要同时供两路通道的光。如果1个芯片里面变成了8个通道,那就要4个激光器,跟通道是成比例关系。

光源可以批量了吗?

可以,其实没有任何难度,现在已经非常成熟,因为激光器是恒定的光源,不需要做任何调制,激光器芯片本身没有任何带宽要求,只要保证激光器本身足够稳定、长期工作、可靠性足够。

做工业激光器光源的公司可以这样来做吗?

不一样。因为那种是大功率的,这种是多模的,整个芯片里的用的材料就是腔体设计、光的特性完全不一样。如果复用一条流片线,重新招聘一整个团队做,硬做可行,但是目前阶段应该是没有这方面的积累。从这个市场的体量来说,专家个人认为现在不值得做这个事情。

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