中國信息通信研究院趙文玉：高速光模塊發(fā)展態(tài)勢及硅光應用探討

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

  中國信通院技術(shù)與標準寬帶網(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)勢及硅光應用探討》主題報告，從高速光模塊及標準化進(jìn)展、硅光應用探討等方面切入。

  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)規模持續增長(cháng)，接口速率穩步提升。25G 量級波特器件已成模塊主流，50G及以上加速發(fā)展。相干檢測方面，60G量級波特器件逐步應用，100G及以上需求出現。

  趙文玉提到，不僅國外多組織協(xié)同推進(jìn)高速光模塊及接口標準化，國內高速光模塊標準化也在同步有序推進(jìn)。我國光通信行業(yè)標準化工作在中國通信標準化協(xié)會(huì )(CCSA)TC6進(jìn)行，WG1定義WDM/OTN/PTN/SPN等傳送網(wǎng)系統及設備技術(shù)要求，WG2定義PON等接入網(wǎng)系統及設備技術(shù)要求，WG4定義光模塊及組件技術(shù)要求。目前光模塊標準從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!

  據悉，依托中國泰爾實(shí)驗室、IMT-2020(5G)推進(jìn)組等平臺，具備完整的光通信系統設備及光模塊第三方測試驗證能力，中國信通院聯(lián)合業(yè)界共同推動(dòng)測試驗證與標準化工作!如2018.11~12第1次組織測試，2019年1月發(fā)布《5G承載光模塊白皮書(shū)》;2019.6~10第2次組織測試，2020年8月更新《5G承載光模塊白皮書(shū)》。

  超400G速率成為熱點(diǎn)，800G關(guān)注度提升

  據趙文玉介紹，在長(cháng)距應用相干技術(shù)領(lǐng)域，從2019年到2020年期間，Ciena、Infinera和華為等設備商發(fā)布800G量級相干DSP產(chǎn)品并開(kāi)展試驗驗證。

  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、山一電機等成立800G Pluggable MSA，已發(fā)布白皮書(shū);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、連接器及籠子規范，已發(fā)布QSFP‐DD800Spec. R1.0;OIF從2019Q2開(kāi)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)標準項目。

  高速模塊基于光子集成趨勢加快。光子集成趨勢明顯， 到2024年，集成產(chǎn)品的份額預計將達到銷(xiāo)售額的78%。目前中小規模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(cháng)距或高速短距，硅光則是在100G、400G及以上的高速短距應用中體現優(yōu)勢。而在相干場(chǎng)景中，III-V族和硅光普遍用于高速長(cháng)距。

  硅光產(chǎn)業(yè)規模逐步擴大，呼吁整合技術(shù)及產(chǎn)業(yè)資源

  數據顯示：硅光產(chǎn)品的年銷(xiāo)售增長(cháng)率在2019年放緩，但隨著(zhù)400GbE模塊的開(kāi)售，2020-2024年將恢復增長(cháng)勢頭。隨著(zhù)市場(chǎng)在未來(lái)五年內恢復兩位數的增長(cháng)， 該行業(yè)似乎即將進(jìn)行根本性轉變。到2025年，硅光產(chǎn)品銷(xiāo)售額預計將接近60億美元。除了短距400GE DR4等應用，硅光與InP在更長(cháng)距離的 400GbE等高速產(chǎn)品中將持續競爭。

  在數據中心應用方面，高速硅光模塊應用優(yōu)勢明顯。如硅光PSM4方案可大幅節約器件和組裝成本，在500米數據中心互聯(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(guò)傳 統分立器件方案，目前已達到近80%。但由于合分波溫漂及耦合效率的問(wèn)題，100G CWDM4硅光方案仍存挑戰。在400G及以上速率，傳統直接調制已經(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制帶寬(>30GHZ)，在器件尺寸、集成規模和成本方面也具有優(yōu)勢。

  在電信應用領(lǐng)域，硅光助力解決相干模塊尺寸和成本問(wèn)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、國家光電子創(chuàng )新中心三家聯(lián)合推出國內首款商用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(kāi)一款硅光芯片上集成相干接收機和偏振追蹤單元，基于非制冷DFB激光器搭建的超高速短距離相干傳輸系統。

  趙文玉認為：數據中心市場(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5G發(fā)展規劃，預計2021-2023年將是中國5G建設高峰期，該板塊的強勁需求也將推動(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(wèn)題和調整，積極推進(jìn)我國硅光技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。