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硅光子芯片:解决光系统设备成本的关键

发布时间:2019-10-09 16:45:03

光子芯片是光模块的心脏,也是整个光通信系统的核心。光子芯片的开发实力,代表着一个国家、一个公司的光通信技术水平。毫无疑问,从系统设备层面看,华为、中兴等中国厂商已经处于领先地位。这一地位不仅仅指市场份额,还包括在线路侧的高速电路设计、光模块设计、软判决算法等各方面的技术实力,以及对下游产业链的掌控。根据Ovum的研究报告,2013年的100G市场,华为以31%的份额处于绝对领先的位置。但是,下游的光器件以及光子芯片开发,我国是否也能够快速跟上呢?

一个光模块的制造可以分多个步骤,从芯片到TO到器件再到模块。每一步又可以细分,核心的光子芯片包括外延生长、光刻、镀膜、解理、测试等众多环节。评价其技术实力,可以从光子芯片和光模块来看,而光子芯片更能代表核心的技术。

从光模块看,目前市场主流的高端光模块速率为100Gbps,同时400G和1T光模块也在研发或预研中。100G光模块包括长距离和短距离,目前主要的供应商包括国外的Finisar、JDSU、Oclaro、Fujitsu、Sumitomo等器件厂商,思科收购Lightwire后能够自供。在国内,目前只有华为旗下的海思掌握了核心技术,并可以自己供货。

目前光迅科技、捷沃光通等中国器件商已经能够小批量供货,更多的厂商虽然推出了100G产品,但大多还处在样品测试阶段。而国外400GCDFPMSA在今年已经成立,发起方包括Avago、Brocade、IBM、JDSU、Juniper、Molex和TEConnectivity,后续加入的厂商包括FCI、Finisar、华为、Inphi、Mellanox、Oclaro、Semtech和Yamaichi。

从光子芯片层面看,国际上主流大厂商已经通过自主研发和收购,掌握了100G光模块核心芯片技术,而国内除了华为海思外,大部分企业还停留在10G水平,且无法完全掌握核心技术。由于光子芯片作为基础性产业更需要长期投入,可想而知中国厂商在短期内追上的难度非常大。

光子芯片以及光通信系统要解决成本、尺寸、功耗等问题,下一步是光子集成。目前有很多种集成技术,包括基于PLC的集成(最成熟)、基于InP的集成(以Infinera为代表)、基于硅光子的集成。中国电信集团公司科技委主任韦乐平认为,解决光器件价格瓶颈的关键在于硅光子集成。事实上,最近几年,硅光子都是光通信产业界讨论的热点。

虽然硅光子还面临很多技术瓶颈,但在整个产业界的努力下,正在被一个一个的突破,产业界对硅光子大规模商用也抱有极大的信心。尤其是数据中心的短距离应用,让硅光子找到了最合适的用武之地。数据中心的巨大潜力,以及英特尔等厂商的大力推动,促使硅光子的研发进程进一步加速。

Ovum建议中国厂商发展硅光子技术,一是投入成本相对较低,二是也容易收购公司或技术。例如华为已经在欧洲开展了几起收购,并借助收购和欧洲的相关研究机构建立了合作,进一步加强了硅光子基础研究的实力。但对大多数中国器件商来说,这种策略显得有些遥远。一是中国厂商在光子集成技术上严重缺乏积累,即使在相对友好的欧洲能够找到合适的收购标的,也难以消化其技术,更遑论做进一步的研究。二是硅光子的研究也是一个漫长的过程,难以立即获得回报,很多企业不愿意花费巨大投入进行长期等待。

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