光模塊是光通信系統(tǒng)中光信號和電信號轉(zhuǎn)換的核心部件。光模塊主要由光學(xué)器件、控制芯片、PCB、輔料和外殼構(gòu)成。
光學(xué)器件（包括光芯片和光學(xué)元件組件）約占光模塊成本70%以上，輔料（外殼、插針、PCB與電路芯片等）占光模塊總成本近30%。
光模塊的結(jié)構(gòu)
光模塊有多種分類方式，包括按封裝方式、光口速率、傳輸距離、調(diào)制格式、是否支持波分復(fù)用、適用的光纖類型、光接口工作模式、光芯片類型、連接器接頭類型、使用方式、工作溫度范圍等。
光模塊的分類
光模塊的命名規(guī)則如下：
光模塊的命名規(guī)則
光模塊按應(yīng)用場景分為以下幾類：
以太網(wǎng)光模塊：主要用于數(shù)通市場，包括數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營商的城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)。
光纖通道光模塊：主要用于數(shù)通市場，用于存儲和高性能計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。
光互連光模塊：包括AOC，主要用于數(shù)通市場，用于短距離（＜20m）機(jī)柜內(nèi)部的服務(wù)器和TOR交換機(jī)互聯(lián)。
CWDM/DWDM光模塊：用于各類光傳輸設(shè)備，包括數(shù)據(jù)中心互聯(lián)和運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)。
無線前傳、無線（中）回傳：主要用于電信市場，用于電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的無線接入網(wǎng)。
有線接入光模塊：主要用于電信市場，用于電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)對多點(diǎn)光模塊。
2022年以太網(wǎng)光模塊在所有光模塊中收入份額位居第一，為46%，出貨量位居第二，占比為31%，主要應(yīng)用于以太網(wǎng)交換機(jī)。CWDM/DWDM光模塊的收入份額位居第二，為24%，但出貨量占比為1%。
數(shù)據(jù)來源：LightCounting
光模塊市場的驅(qū)動(dòng)力由早年的骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求、光纖入戶需求，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)中心互連需求，當(dāng)前數(shù)通市場已超過電信市場。
以太網(wǎng)光模塊的收入在光模塊市場中占比將近一半，市場空間超過百億美金。以太光模塊遵循IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、園區(qū)網(wǎng)絡(luò)等。高速以太網(wǎng)光模塊（200G、400G和800G）是以太網(wǎng)光模塊需求增長的核心驅(qū)動(dòng)。
數(shù)據(jù)來源：LightCounting
根據(jù)LightCounting最新報(bào)告，預(yù)計(jì)到2026年，以太網(wǎng)光模塊市場將達(dá)到88.51億美元，約為全球光模塊市場規(guī)模的52%，22-26年復(fù)合增速11.7%。
800G光模塊已有多家廠商推出，包括英特爾、II-VI、中際旭創(chuàng)、新易盛、光迅科技、華工科技、索爾思、劍橋科技和亨通光電等。
DR8和2*FR4 被更多云計(jì)算廠商作為主流方案推進(jìn)，主要由于可與目前部署的400G模塊平滑演進(jìn)或?qū)?，?800G DR8 和 DR4 則作為硅光最有優(yōu)勢的方案成為硅光廠商重點(diǎn)布局的產(chǎn)品。
CPO（光電共封裝）已成共識
CPO也就是將光模塊不斷向交換芯片靠近，縮短芯片和模塊之間的走線距離，并逐步替代可插拔光模塊，最終把交換芯片（或XPU）ASIC和光/電引擎（光收發(fā)器）共同封裝在同一基板上，引擎盡量靠近ASIC，以最大程度地減少高速電通道損耗和阻抗不連續(xù)性，從而可以使用速度更快、功耗更低的片外I/O驅(qū)動(dòng)器。
光模塊的演變過程
圖片來自：日月光
隨著電口速率提升到112G，高速信號在PCB傳輸中的損耗隨之增加，對PCB的設(shè)計(jì)難度、材料成本帶來挑戰(zhàn)，同時(shí)還需要在可插拔光模塊和交換芯片之間的高速走線上增加更多的Retimer芯片，整機(jī)的運(yùn)行功耗也將大幅提升。為了克服這些問題，CPO逐漸成為共識。
硅光子集成取代分立式結(jié)構(gòu)
硅光子技術(shù)基于標(biāo)準(zhǔn)硅制造的硅襯底材料，利用半導(dǎo)體晶圓材料可延展特性，采用CMOS 等工藝應(yīng)用于光電一體集成器件制造。其物理架構(gòu)由硅襯底激光器、硅襯底光電集成芯片、光纖等輔助物料封裝構(gòu)成。
硅光技術(shù)的難點(diǎn)之一是集成激光器和調(diào)制器，PD各種被動(dòng)器件，目前，相關(guān)技術(shù)主要包括獨(dú)立激光器，混合集成，異質(zhì)集成，單片集成等。
根據(jù)Yole預(yù)測，硅光模塊市場將從2018年的約4.55億美元增長到2024年的約40億美元，復(fù)合年增長率達(dá)44.5%。
硅光模塊市場預(yù)測
數(shù)據(jù)來源：Yole
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