硅光模組介紹：硅光模組和普通光模組的區別與市場前景

5G商用逐步落地，移動數據流量激增，數據中心數據流量也隨之被帶動增長，對高速率光模組的需求逐步擴大，數據中心不斷提高的速率要求致使光模組高頻率迭代升級。大家都知道，我們常見的普通光模組主要採用III-V族半導體芯片、高速電路硅芯片、光學組件等器件封裝而成，其發展路徑遵循摩爾定律，在本質上屬於“電互聯”，但隨着晶體管加工尺寸逐漸縮小，電互聯所面臨的傳輸瓶頸局面趨於緊迫，普通光模組的生產製造也面臨著摩爾定律失效的局面，硅光模組應運而生。

硅光模組是什麼

顧名思義，硅光模組是採用硅光子技術的光模組。在了解硅光模組之前，我們有必要先弄清楚什麼是硅光子技術。

硅光子技術是基於硅和硅基襯底材料(如SiGe/Si、SOI等)，利用現有CMOS工藝進行光器件開發和集成的新一代技術。硅光模組產生的核心理念是“以光代電”，即利用激光束代替電子信號進行數據傳輸。硅光子技術將硅光模組中的光學器件與電子元件整合到一個獨立的微芯片中，使光信號處理與電信號的處理深度融合，最終實現真正意義上的“光互聯”。

硅光模組與普通光模組的區別是什麼

普通光模組是實現光電轉換的裝置，其在功能上需要對光信號進行調製和接收。普通光模組在製造上需要經過封裝電芯片、光芯片、透鏡、對準組件、光纖端面等器件，最終實現調製器、接收器以及無源光學器件等的高度集成。各器件主要通過封裝技術進行集成。

本文前面有講到硅光模組所使用的硅光子技術是利用CMOS工藝進行光器件的開發和集成，基於CMOS製造工藝進行硅光模組芯片集成便是硅光模組最大的特點，亦是硅光模組與普通光模組最大的區別所在。硅光模組芯片通過硅晶圓技術，在硅基底上利用蝕刻工藝加上外延生長等加工工藝製備調製器、接收器等關鍵器件，以實現調製器、接收器以及無源光學器件的高度集成。

由於硅光模組和普通光模組所使用的芯片不同，同速率應用於同一場景的硅光模組和普通光模組在產品參數上也有了諸多區別，以飛速（FS）兼容思科QDD-400G-DR4-S普通光模組和硅光模組為例，來看看在具體產品參數上硅光模組與普通光模組的異同點：

硅光模組對比普通光模組有何優勢

對比普通光模組，硅光模組具有低功耗、高集成和高速率等優勢，對於需要大量使用光模組的數據中心而言，硅光模組最顯著的優勢依然是低成本。

隨着互聯網產業的發展，業界對於光模組的需求逐步趨向於小型化和高性能，在小型化的背景下，普通光模組若想提高傳輸速率，光模組在性能上損耗將增大。而硅光模組除了解決普通光模組多通道帶來的功耗、溫飄等性能上的瓶頸，同時降也低了激光器成本。

在普通光模組的成本中，光芯片成本佔40%，激光器成本佔20%左右，若用在激光器上的成本降低75%，則可降低光模組整體成本的15%。

由於硅光模組使硅光子技術，實現了調製器和無源光路在芯片上的高度集成，光模組芯片成本也得到大幅度降低。

普通光模組採用分立式結構，光器件部件多，封裝工序較為複雜，從而需要投入較多人工成本，而硅光模組由於芯片的高度集成，組件與人工成本也相對減少。

在100G短距CWDM4和100G中長距相干光模組中，硅光模組成本優勢不明顯。而在400G及以上的高速率的場景中，傳統DML和EML成本較高，硅光模組成本優勢更為顯著。

硅光模組的市場前景

高速光模組在通信網絡設備成本中佔比達到50%～60%，光模組成本高昂已對網絡總體建設產生直接影響，甚至已成為阻礙光通信產業向更高速率發展的關鍵所在。

車聯網、AR/VR、直播等5G下游應用的飛速發展和企業上雲的大趨勢帶動了數據中心網絡從100G向400G更迭的需求，雖然鑒於良率和損耗問題，硅光模組方案的整體優勢尚不明顯，但在超400G的短距場景、相干光場景中，硅光模組的低成本優勢或許會使得其成為數據中心網絡向400G升級的主流產品。

近年來硅光模組在光模組市場中的佔比增長較為迅速，主要市場份額集中在頭部廠商。據中國產業信息網預測，硅光模組銷售額將從2018年的4.55億美元，增長到2024年的40億美元，年複合增長率將達到44%。

由於普通光模組技術較為成熟，且對部署環境要求較低，短期內硅光模組還難以在市場上大規模鋪展。且光模組中的硅光器件在生產前期投入較大，在未達到一定的規模效應前，相關廠商對硅光模組投入相對謹慎，其出貨量從而被限制。因此普通光模組依然是當前市場的主流選擇，硅光模組的大規模放量與鋪展仍需要時間。

根據Intel對硅光子產業發展的規劃來看，硅光模組產業現已經進入快速發展期，在2022年硅光模組在速度、能耗、成本等方面將全面超越普通光模組。隨着5G網絡建設的進一步拓展，數據傳輸需求不斷增長，相信400G硅光模組的高速率市場也將被逐步打開。