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CPO及硅光行业专家交流

魔力股   / 01月06日 08:02 发布

1、硅光的核心优势是什么?光模块成本会如何变化?具些零部件价值量会减少,哪些会提升?

A:硅光有三大核心优势。

一为高度集成,以往光模块内诸多光学器件相互分离,采用硅光技术后,光学组件及外部接口数量锐减;

二是降低成本,其依托传统成熟的 CMOS 工艺进行生产,能够实现大规模低成本制造;

三为小型化和低功耗,传统 800G 光模块功耗在 15 - 20 瓦,采用 CPO 方式后单路功耗有望降至 5 瓦左右,仅为原来的 1/3 到 1/4,契合数据中心高密度应用需求。

成本变化体现于两方面,部分有源光器件如 EML、VCSEL 等因采用 CW 光源,未来用量渐少,价值量随之降低,机械组件因集成至 CMOS 衬底上,用量同样减少;而硅光芯片制造生产的价值量占比会显著提升。此外,硅光芯片封装技术存在挑战,像波导、调制器等对硅工艺兼容性欠佳,材料选择需综合考量吸收系数、反射系数等要素。


2:传统的可插拔光模块、LPO、CPO、硅光以及 VSCEL 技术之间是什么关系?

A:伴随传输速率提升,出现带宽瓶颈、对 PCB 板要求提高、延迟增加以及因需更强 DSP 芯片致成本和功耗上升等问题。

为此业界推出 LPO 与 CPO 方案,LPO 即线性直驱方案,去掉 DSP 芯片以节省功耗与成本,适用于 500 米以内数据中心内部传输;

CPO 为共封装光电结构,将光芯片、电芯片直接封装,适配超大规模数据中心高速传输,但当前良率低、价格高。

CPO 的下一代是 OIO,把光学器件集成到中介层,实现更紧密光电混合封装。CPO 和 OIO 都属于部分硅光技术,未来终极方向是达成光器件在硅光工艺上的全集成。

VCSEL 作为光芯片的一种技术,可为不同光模块方案在光源等器件层面提供技术支撑,如在传统可插拔光模块、CPO 等方案里发挥作用。

3:研硅光方案的厂商有哪些?分别采用什么方案?

A:英特尔聚焦于数据中心的硅光方案及模块研发,进展颇为迅速;

格罗方德、Tower、TSMC 等厂商类似代工厂角色,着重于工艺研究,为硅光技术搭建平台;

旭创借助光模块,采用光引擎方式延展可插拔光模块寿命,其 1.6T 光模块已部分实现硅光光引擎;

思科围绕高性能网络展开硅光方案研究,现阶段尚处于早期;华为海思致力于规模化研究,不过受技术能力所限,当前多集中在 400G、500G 领域。

4:行业大概什么时候可以大规模采用硅光方案?

A:预计今年、明年、后年将会有更大规模的部署落地。

在 2028 年达成全集成之前,硅光系列方案会逐步在数据中心或者光传输领域开启大规模应用进程。

5:CPO、OIO 与硅光在产业链上的受损环节和受益环节有区别吗?

A:CPO 和 OIO 作为合封结构,对产业的影响主要体现在传统分立光器件可能遭受冲击,单芯片封装需求下滑,更多聚焦于光电合封封装,部分 DSP 等功能不再必要;而硅光对产业链的变革更为深远,诸多器件需重新设计,如光源需采用 CW 光源形式

6、相比于传统光模块的成本下降幅度是多少?

A:目前硅光尚未有精准的成本下降统计数据,以 CPO 为例,若实现量产,考虑到 DSP 及光学器件精简节省等因素,预计成本保守估计会下降 30%;OIO 方案因集成度更高,成本下降幅度预计接近 40%。


7、从长期看,CPO 和 OIO 方案能否保持光模块每年 10% - 20% 的降本节奏?

A:较难实现。CPO 和 OIO 属于新工艺,前期研发成本高昂,未来三年左右恐难以维持这般降本节奏。尽管明年 CPO 实现规模量产时成本会因去除冗余器件而有所降低,但工艺量产提升耗时良久。而且前期研发投入巨大,厂商竞争尚不充分,出于对盈利能力的考量,不愿贸然降价,大概率会维持 5% - 10% 的低速降本态势。毕竟对于众多数据中心而言,迈入 1.6T、3.2T 阶段时,性能是首要考量因素,不成本并非优先关注点。

8:硅光方案是否可以不用 DSP,哪些方案可以不用 DSP?

A:在传统的可插拔光模块里必须运用 DSP,因为光电器件彼此分离。但自 100G、200G 的光模块之后,LPO、CPO、OIO 以及硅光方案都不再依赖传统的 DSP 芯片来提升传输速率,待传输速率达到 1.6T 以上,DSP 芯片的使用将逐渐减少乃至消失。

15Q:国产厂商在光芯片领域的能力和进展如何?

A:国产厂商在光芯片领域整体实力相对薄弱,目前能量产 100G 光芯片的或许只有索尔思一家,严杰虽在两年前就有 100G 芯片,但一直未能量产,可能是由于良率偏低,导致成本和价格缺乏竞争力,只能小批量供货,整体出货量偏小。

16:各个数据的 DSP 竞争格局怎样,包括单价及各家厂商对比情况?

A:DSP 领域主要由博通和马维尔两家厂商主导,它们在光模块中 DSP 的市场份额接近 90%。不同速率的 DSP 价格各异,100G 的 DSP 约 20 美金,200G 的 DSP 价格在 50 - 80 美金之间,400G 的 DSP 价格为 200 美金,800G 的 DSP 价格在 300 - 400 美金之间(视采购量而定)。

17:国产厂商在 DSP 领域的进展如何?

A:国产厂商在 DSP 领域,100G 方面有华为、海思、中际旭创、光迅等在发力,且有一些低速 DSP 芯片产出,但产量较少;200G 以上,如 400G、800G,目前国内厂商尚难以企及。

18:各种光芯片及 CPO 的单价分别是多少?

A:博通的 VICO 主要聚焦 40G、100G,其中 100G 的 VICO 价格约 20 美金,40G 的约 5 美金;CPO 主要涉及 50G、100G、200G,200G 价格接近 30 美金,100G 约 20 美金,50G 已跌到 10 美金以下,在 5 - 8 美金之间。

19:从传统模块到 CPO 方案,再到 IO 方案的演进过程中,每一代无源器件的品类会有什么变化?

A:在 CPO 形式中,无源器件主要涵盖光纤、光纤阵列、插拔件、光耦合排列等,其占比较少;到 OIO 乃至未来的全硅光阶段,会涌现九类无源器件,包括衰减器、滤波器、波导等,无源器件占比将持续攀升。因为 CPO 中的无源器件更多与电芯片应用紧密相关,并非所有无源器件都适配 CPO 封装。全产业链研究


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