C114訊 1月12日消息（水易）今日，由CIOE中國(guó)光博會(huì)與C114通信網(wǎng)聯(lián)合推出的大型研討會(huì)系列活動(dòng)——“2023中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”拉開(kāi)帷幕。首場(chǎng)“硅光技術(shù)研討會(huì)”上，阿里巴巴高級(jí)技術(shù)專(zhuān)家李淼峰分享了數(shù)據(jù)中心硅光芯片的演進(jìn)和迭代路徑。
硅光率先在數(shù)據(jù)中心光模塊產(chǎn)業(yè)化落地
李淼峰介紹，從國(guó)外專(zhuān)家的分析看，硅光可以在光模塊、5G無(wú)線、自動(dòng)駕駛激光雷達(dá)、生物傳感、量子等方面得到應(yīng)用，不過(guò)目前只有光模塊已經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)有了一定的優(yōu)勢(shì)，可以相互競(jìng)爭(zhēng)，其他方向還有待技術(shù)成熟。
從市場(chǎng)前景看，根據(jù)Yole的報(bào)告，預(yù)計(jì)到2025年硅光市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到39億美元，其中應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的就達(dá)到36億美元。另外一份來(lái)自LightCounting的報(bào)告顯示，在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，硅光模塊到2025年將占據(jù)接近一半市場(chǎng)，到2027年將全面超越。
這足以說(shuō)明產(chǎn)業(yè)界對(duì)硅光在數(shù)據(jù)中心模塊市場(chǎng)的成功寄予厚望。據(jù)悉，目前英特爾的光模塊預(yù)計(jì)出貨量超過(guò)500萬(wàn)只。
“數(shù)據(jù)中心光模塊是硅光技術(shù)短期內(nèi)可以產(chǎn)業(yè)化落地的最大市場(chǎng)。”在李淼峰看來(lái)“能在產(chǎn)業(yè)化中跑贏的技術(shù)一定是低成本且可以成熟批量生產(chǎn)，對(duì)于數(shù)據(jù)中心客戶而言，成本永遠(yuǎn)是第一關(guān)注點(diǎn)。”
對(duì)于可插拔模塊的演進(jìn)路徑，李淼峰表示，400G、800G甚至1.6T的時(shí)代，可插拔硅光模塊仍將是主導(dǎo)性產(chǎn)品，因?yàn)橛谐墒斓漠a(chǎn)業(yè)鏈，技術(shù)成熟度高，能夠兼容現(xiàn)有生態(tài)。“我認(rèn)為，CPO在400G到1.6T不會(huì)是一個(gè)很主流的技術(shù)解決方案。”
另外從封裝形勢(shì)看，根據(jù)Arista的報(bào)告，在2025年之前單波100G模塊仍是主流，單波200G將會(huì)持續(xù)攀升但占比不會(huì)太高。2026年之后，單波100G走向下滑通道，單波200G將占據(jù)主導(dǎo)位置。
硅光晶圓制造國(guó)內(nèi)有條件支撐本土需求
談到硅光產(chǎn)業(yè)鏈，李淼峰先以傳統(tǒng)半導(dǎo)體行業(yè)為例。來(lái)自中國(guó)產(chǎn)業(yè)研究院《半導(dǎo)體全景產(chǎn)業(yè)鏈圖》的報(bào)告，半導(dǎo)體行業(yè)在設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)上形成了穩(wěn)定的三分天下的格局；設(shè)計(jì)軟件基本被國(guó)外壟斷，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)能力在飛速進(jìn)步；高端制造能力國(guó)內(nèi)基本空白，近些年處在奮起直追中；封測(cè)行業(yè)我國(guó)在全球擁有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，市場(chǎng)占有率高。
回到硅光產(chǎn)業(yè)，李淼峰認(rèn)為與傳統(tǒng)半導(dǎo)體行業(yè)類(lèi)似，仍將是設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)三分天下的格局。不同的是，硅光設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)已經(jīng)和國(guó)外沒(méi)有太大差距；制造領(lǐng)域，硅光晶圓制造國(guó)內(nèi)有條件支撐本土的產(chǎn)品需求；封測(cè)領(lǐng)域一直是強(qiáng)項(xiàng)。“相對(duì)傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，硅光產(chǎn)業(yè)我們是有優(yōu)勢(shì)的，有條件跟國(guó)外齊頭并進(jìn)。”
具體到硅光制造，李淼峰介紹，硅光晶圓制造過(guò)程不需要非常先進(jìn)的工藝，但相比于傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝存在一些不同，不過(guò)沒(méi)有太大差異。因此在技術(shù)上，國(guó)內(nèi)完全有能力支撐本土產(chǎn)品的需求，但是目前硅光子在通信市場(chǎng)的需求總量與CMOS Fab產(chǎn)能存在巨大的鴻溝。
“通俗的說(shuō)，F(xiàn)ab產(chǎn)能很大，每月可以有數(shù)千、上萬(wàn)片的產(chǎn)能，但是硅光子可能只要幾百、幾千片就能覆蓋全球范圍的需求。”李淼峰表示，面對(duì)這一鴻溝，需要集中國(guó)內(nèi)客戶的需求來(lái)支持硅光Fab的發(fā)展。
另外，不同F(xiàn)ab的工藝之間存在差異不能形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致流片F(xiàn)ab的切換時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本巨大。呼吁Fab能夠從標(biāo)準(zhǔn)層面統(tǒng)一，讓客戶能夠更容易從一家Fab轉(zhuǎn)移到另一家Fab。
數(shù)據(jù)中心硅光芯片需要持續(xù)的優(yōu)化功耗
李淼峰表示，雖然硅光技術(shù)在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)領(lǐng)域具有延續(xù)性和可持續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)，在更多路并行和更復(fù)雜的調(diào)制格式方面有優(yōu)勢(shì)，另外在產(chǎn)品化方面也獲得一定的成功，但是還有諸多方面需要提升。
例如，硅光芯片的效率比較低，導(dǎo)致?lián)p耗問(wèn)題。因此，數(shù)據(jù)中心硅光芯片需要持續(xù)的優(yōu)化功耗，在光和電兩個(gè)維度上不斷提升并找到一個(gè)最佳平衡點(diǎn)。與此同時(shí)，光學(xué)和電學(xué)性能的改善最終統(tǒng)一到更低的單位bit能耗。
光學(xué)損耗的改善方面，通過(guò)波導(dǎo)體系的設(shè)計(jì)（包括結(jié)構(gòu)、材料和工藝），耦合器的改善等，盡量降低調(diào)制器的損耗。電學(xué)的改善方面，主要是通過(guò)更高的帶寬，更高效率（VpiL）且工藝一致性高的有源區(qū)設(shè)計(jì)以及更先進(jìn)的封裝形式降低信號(hào)劣化。
如何實(shí)現(xiàn)功耗權(quán)衡，主要監(jiān)控的指標(biāo)是OMA和TDECQ，假設(shè)TDECQ固定的情況下，盡量提升OMA。提升OMA有兩種方式：一是提高消光比，具體是提升調(diào)制器效率和提高Driver輸出電壓；二是提升出光功率，主要通過(guò)降低芯片IL和提升LD功率（數(shù)量）。權(quán)衡就是這幾個(gè)指標(biāo)的互相平衡，從而找到性能最佳點(diǎn)。
李淼峰指出，其實(shí)從產(chǎn)品的角度看能耗和成本也存在一個(gè)權(quán)衡，需要從芯片設(shè)計(jì)和模塊BOM、封裝的角度，需要進(jìn)一步的改善整個(gè)模塊的成本。當(dāng)然數(shù)據(jù)中心硅光芯片還需要在良率提升上下大的力氣。 
