光電有約：OFC見(jiàn)聞與市場(chǎng)趨勢(shì)深析——奇芯光電徐之光先生專訪

  ICC訊 2024年3月28日，光電有約欄目連線OFC，ICC訊石主持人小慧與奇芯光電總工徐之光先生深入探討了OFC的見(jiàn)聞及市場(chǎng)情況。

  OFC展會(huì)光開(kāi)關(guān)最新進(jìn)展

  徐之光先生表示，AI的崛起不僅推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)高速光模塊的發(fā)展，而且自去年谷歌發(fā)布的一篇論文起，光開(kāi)關(guān)(OCS)的應(yīng)用開(kāi)始受到重視。光開(kāi)關(guān)可以替代數(shù)據(jù)中心中的部分spine交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)在光域的直接調(diào)度和交換，能有效減少光電和電光轉(zhuǎn)換的數(shù)量。這一變革不僅降低了功耗，還顯著減少了成本。

  以往，每次光模塊速率的提升都意味著交換機(jī)的升級(jí)，這對(duì)數(shù)據(jù)中心廠家而言是一筆不小的費(fèi)用支出。然而，光開(kāi)關(guān)的應(yīng)用改變了這一局面，使得數(shù)據(jù)交換不再依賴于電交換機(jī)，從而節(jié)省了大量更換電交換機(jī)的成本。值得一提的是，光開(kāi)關(guān)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)是透明的，無(wú)論速率如何升級(jí)，從100G、200G到400G、800G，光開(kāi)關(guān)的功能變化不大，這也為運(yùn)維成本的降低提供了可能。

  近年來(lái)，多通道N×N的光開(kāi)關(guān)逐漸成為行業(yè)中的熱點(diǎn)。徐總向我們介紹，目前行業(yè)中的光開(kāi)關(guān)主要有三種主流技術(shù)。一種是基于MEMS的技術(shù)，利用轉(zhuǎn)鏡方式實(shí)現(xiàn)光路的切換。在今年的OFC展會(huì)上，可以看到MEMS光開(kāi)關(guān)的最大端口數(shù)量已達(dá)到384×384。另一種技術(shù)是相干公司基于液晶的方式，他們利用在WSS方面的深厚積累，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于光開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了300×300端口數(shù)的光開(kāi)關(guān)陣列。還有一種技術(shù)是通過(guò)純粹光纖對(duì)準(zhǔn)的方式，利用壓電陶瓷或機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)使光開(kāi)關(guān)兩端的準(zhǔn)直器直接對(duì)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)更多的端口數(shù)量。在OFC展會(huì)上，所展示的最大端口數(shù)已達(dá)到576×576的光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。

  展望未來(lái)，N×N的端口光開(kāi)關(guān)可能成為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)無(wú)源行業(yè)將產(chǎn)生新的需求拉動(dòng)。當(dāng)然，這三種光開(kāi)關(guān)技術(shù)各有優(yōu)劣，業(yè)界也在積極探索將各種技術(shù)融合，以尋求新的發(fā)展路徑，如結(jié)合芯片和MEMS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)與高性能的結(jié)合。

  波分復(fù)用芯片

  徐總給我們介紹，在光模塊的波分復(fù)用領(lǐng)域，一般有兩種技術(shù)方案：一種是基于TFF(薄膜濾波片Thin-Film Filters)實(shí)現(xiàn)的Z-block方式;另一種是基于AWG或者M(jìn)Z結(jié)構(gòu)的芯片方式。各廠商根據(jù)自身的技術(shù)平臺(tái)選擇不同的方案。芯片方式在尺寸、集成度、封裝成本方面均優(yōu)于Z-block方式，近年來(lái)隨著速率的提升和通道數(shù)的增加，芯片方式的優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯，因此越來(lái)越多的模塊廠家在新研發(fā)的800G及更高速率的光模塊中采用芯片方式的波分復(fù)用方案。奇芯的波分復(fù)用芯片采用MZ方案，在插入損耗與模場(chǎng)直徑方面的指標(biāo)，優(yōu)于常規(guī)AWG的性能。

  PON國(guó)內(nèi)外應(yīng)用行情

  PON在國(guó)內(nèi)和國(guó)外兩種行情。PON在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較早，使用比較廣泛，所以國(guó)內(nèi)很多廠商已經(jīng)開(kāi)始50G PON的研發(fā)和驗(yàn)證，國(guó)內(nèi)也已經(jīng)開(kāi)始兩模、三模50G PON相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商規(guī)劃在2025年進(jìn)行50G PON的樣品測(cè)試，2026-2027 年正式布局，預(yù)計(jì)真正上量應(yīng)該是在2028年以后。

  海外不同地方的需求不一樣，有的運(yùn)營(yíng)商設(shè)備商需要XGS-PON與G-PON的共存，有的只有XGS-PON的需求，甚至有的運(yùn)營(yíng)商希望直接從GPON升級(jí)到25G PON，跳過(guò)10G PON階段。海外客戶的PON需求是多變的，我們可以根據(jù)自己的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)去選擇不同客戶，避免同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)。

  CPO對(duì)無(wú)源器件需求的新變化與挑戰(zhàn)

  CPO對(duì)于無(wú)源器件的需求相較以往有了顯著的變化。傳統(tǒng)PON類的光模塊里的無(wú)源器件主要就是透鏡和襯底等無(wú)源基材，數(shù)通領(lǐng)域里增加了一些FA、MT之類的產(chǎn)品，CPO由于是光電共封裝的形式，封裝之后很難替換，對(duì)整個(gè)器件中芯片以及接口的可靠性和可維護(hù)性都提出了更高的要求，同時(shí)也給無(wú)源廠商更多的發(fā)揮空間。

  在CPO 1.0階段，光纖與器件先固定到一起，再整體安裝到板卡上，這種方式在后期維護(hù)方面存在諸多挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，行業(yè)正在積極探索不同的解決方案。例如，去年英特爾開(kāi)發(fā)了一種可插拔的光接口，使跳線能夠直接與硅光芯片連接，從而使CPO的工作狀態(tài)更接近可插拔光模塊的方式。此外，今年日本的無(wú)源廠家也推出了可分離的光纖接口，F(xiàn)A可以與硅光芯片實(shí)現(xiàn)上下分離，實(shí)現(xiàn)光纖的可替換和可插拔。

  OFC展上的光通信外市場(chǎng)新趨勢(shì)：視覺(jué)增強(qiáng)眼鏡與激光雷達(dá)

  對(duì)于OFC上光通信以外的領(lǐng)域應(yīng)用市場(chǎng)，徐總分享到2個(gè)新的市場(chǎng)方向，首先是視覺(jué)增強(qiáng)的眼鏡，里面使用到了無(wú)源的波分/分光芯片，使得眼鏡不轉(zhuǎn)動(dòng)位置就可以看到周圍360度的圖像。另一個(gè)很重要的市場(chǎng)方向就是激光雷達(dá)領(lǐng)域，目前汽車行業(yè)上車應(yīng)用的激光雷達(dá)主要還是飛行時(shí)間法的，原理類似于光模塊里的OTDR功能，通過(guò)發(fā)射一束光，接受反射光，對(duì)比發(fā)射和反射的時(shí)間差異來(lái)判斷距離的遠(yuǎn)近。這種方式其抗干擾性仍存在不足，因此，行業(yè)正在探索下一代激光雷達(dá)技術(shù)——調(diào)頻連續(xù)波方式。這種方式的工作原理類似于相干光模塊，通過(guò)發(fā)射一束頻率經(jīng)過(guò)特殊調(diào)制的光信號(hào)，本地種子光源與反射信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，基于解調(diào)的頻率差計(jì)算出發(fā)射光的位置。由于相干探測(cè)對(duì)于相位差和偏振有很高要求，常規(guī)的分立器件和光纖器件很難滿足應(yīng)用要求，芯片內(nèi)部的相位差和偏振態(tài)比較容易控制，并且生產(chǎn)成本及封裝成本可控，因此是實(shí)現(xiàn)下一代調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)最理想的方式。

  值得一提的是，今年農(nóng)歷二月二，奇芯光電迎來(lái)了十周年慶典。在這次慶典上，公司對(duì)過(guò)去十年進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了深入思考。明確了企業(yè)的發(fā)展方向，即擁抱變化，融入行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于未來(lái)，奇芯光電除了在傳統(tǒng)的光通信領(lǐng)域繼續(xù)擴(kuò)展產(chǎn)品系列外，還將基于自身在光子集成領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)入到更加專業(yè)的光計(jì)算和光傳感領(lǐng)域。