光模塊行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢預(yù)測

• 李芬珍子 2023年3月21日 來源：中研網(wǎng) 798 48
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隨著云計(jì)算和5G網(wǎng)絡(luò)興起，數(shù)據(jù)中心趨于更高速率發(fā)展，因此，布局在數(shù)據(jù)中心不同位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須適應(yīng)變化，向更高速率升級。下表為歷年來服務(wù)器接入交換機(jī)的傳輸速率演變情況，企業(yè)服務(wù)器的接入從1G-10G向10G-25G發(fā)生轉(zhuǎn)變，大型云服務(wù)器的接入從10G-40G向25/50G-50/100G發(fā)生轉(zhuǎn)變。

由于服務(wù)器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備趨于更高速率、更高性能的發(fā)展，光模塊也必將隨之發(fā)生轉(zhuǎn)變，這樣才能確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。下表為歷年來數(shù)據(jù)中心中各個(gè)位置網(wǎng)絡(luò)部署情況，從表格中我們可以看出，數(shù)據(jù)中心園區(qū)正在從40G向100G甚至更高速率發(fā)生轉(zhuǎn)變，如今，100G光模塊風(fēng)頭正盛。(說明：表格中不同類型的光模塊旨在用于不同傳輸距離和應(yīng)用環(huán)境的信號傳輸，如，40GLR4用于傳輸距離為10千米的鏈路，100GCWDM4用于傳輸距離為2千米的鏈路。)

此外，相比傳統(tǒng)的三層架構(gòu)，未來數(shù)據(jù)中心將更多地采用脊葉結(jié)構(gòu)。脊葉結(jié)構(gòu)能最大限度地提高服務(wù)器之間的連接性，有利于快速部署數(shù)據(jù)中心光模塊，促進(jìn)數(shù)據(jù)中心趨于更高速率發(fā)展。這也將會是未來超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心部署200G/400G的最佳方式。

隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，光模塊的設(shè)計(jì)制造、使用和維護(hù)都將面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

(一)成本控制

想要在確保光模塊性能的情況下，控制成本是件不容易的事情。隨著數(shù)據(jù)流量不斷增長，數(shù)據(jù)中心承載的壓力也越來越大，因此它對下一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提出了更高的要求，如，必須具備更高的端口密度、更快的速率等特性，這也推動了光模塊趨于更小體積、更高速率的發(fā)展。但隨著速率的提升，對光模塊芯片的要求也會越來越高，光模塊的成本也會隨之增長，如，第三方供應(yīng)商提供的400G光模塊高達(dá)數(shù)萬元，更不用說原設(shè)備制造商所提供的400G光模塊，運(yùn)營商若要大規(guī)模部署400G，那么布線成本將會非常高。

(二)設(shè)計(jì)制造

5G網(wǎng)絡(luò)的到來，推動了數(shù)據(jù)中心交換機(jī)和服務(wù)器的端口速率趨于更高速率發(fā)展，增加了數(shù)據(jù)中心交換機(jī)和服務(wù)器的專業(yè)集成電路(ASIC)的容量。然而，端口速率的增加，將會加大電信號通過線卡傳輸?shù)铰酚善骰蚪粨Q機(jī)前面板的挑戰(zhàn)，從而增加了光模塊的設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜性。

(三)互操作性

如今，數(shù)據(jù)中心的設(shè)備通常由不同的供應(yīng)商所提供，雖然行業(yè)已明確規(guī)范了光模塊的接口標(biāo)準(zhǔn)，但不同供應(yīng)商生產(chǎn)制造的光模塊的代碼存在著差異性，所以可能會出現(xiàn)某個(gè)供應(yīng)商的光模塊與其他供應(yīng)商制造的設(shè)備不兼容。即便是現(xiàn)在已有第三方供應(yīng)商提供兼容光模塊和box(寫碼板)，但也只能解決部分兼容問題，數(shù)據(jù)中心光模塊與設(shè)備之間的互操作性仍然是一大挑戰(zhàn)。

(四)散熱性

數(shù)據(jù)中心的設(shè)備在工作時(shí)都會產(chǎn)生熱量，如果設(shè)備散熱難，將會導(dǎo)致室內(nèi)機(jī)房溫度急劇上升，這對于網(wǎng)絡(luò)傳輸來說是極其不友好的，如，光模塊在高溫的環(huán)境下持續(xù)工作將會引起丟包，嚴(yán)重時(shí)將會直接燒毀報(bào)廢;因此，數(shù)據(jù)中心光模塊的散熱性也是不容忽視的問題。

除此之外，數(shù)據(jù)中心正在趨于綠色節(jié)能環(huán)保發(fā)展，考慮到可持續(xù)性，數(shù)據(jù)中心光模塊也應(yīng)該趨于低功耗節(jié)能發(fā)展。

我國光模塊和光芯片在10G及以下占據(jù)了絕大部分份額，但在25G及以上明顯處于弱勢。目前全球一線光器件廠家均積極布局有源光芯片、器件與光模塊產(chǎn)品，并達(dá)到100G速率及以上水平，我國大部分廠商立足中低端產(chǎn)品，同質(zhì)化競爭嚴(yán)重，盈利水平比較微薄，難以投入更多資金進(jìn)行高端產(chǎn)品研發(fā)。

對此，工信部提出調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，培育行業(yè)龍頭策略，目標(biāo)是在2022年中低端光電子芯片國產(chǎn)化率超過60%，高端光電子芯片國產(chǎn)化率超過20%;有2-3家企業(yè)進(jìn)入全球前十，1家進(jìn)入前三。國家政策的扶持利好于國內(nèi)光模塊行業(yè)一線企業(yè)，在融資渠道、稅收優(yōu)惠、人才引進(jìn)等諸多方面會給予便利，看好相關(guān)標(biāo)的公司，如光模塊唯一全球前十的中際旭創(chuàng);國內(nèi)少數(shù)能量產(chǎn)100G/200G光模塊的新易盛。

移動互聯(lián)網(wǎng)流量仍處于爆發(fā)式增長階段。一方面，隨著智能終端的普及和視頻應(yīng)用的興起，網(wǎng)民對于網(wǎng)絡(luò)流量的需求日益提高;另一方面，隨著“提速降費(fèi)”、“暢享套餐”等推動下，國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)流量的資費(fèi)逐步下調(diào)，促進(jìn)人們更多體驗(yàn)互聯(lián)網(wǎng)。全球來看，移動數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)流量亦呈現(xiàn)迅猛增長態(tài)勢。據(jù)預(yù)測，從2016年到2021年，全球移動數(shù)據(jù)流量將以46%的年復(fù)合增速增長，到2021年達(dá)到每月48.3EB，其中中東和非洲、亞太地區(qū)年復(fù)合增速更是高達(dá)65%和49%。隨著數(shù)據(jù)中心內(nèi)部數(shù)據(jù)的持續(xù)增長，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心會更傾向于選擇葉脊架構(gòu)來緩解核心層的流量負(fù)載問題。在這種架構(gòu)下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)將增加，相應(yīng)的光模塊的數(shù)量和速率也需不斷提高。目前數(shù)據(jù)中心內(nèi)部光接口正從10G/25G向40G/100G邁進(jìn)，未來還將向100G/400G邁進(jìn)。

高速率是光模塊的未來發(fā)展必然趨勢，隨著光模塊向400G、800G甚至1.6T等高速率演進(jìn)，以Tb/s的光纖傳輸速度或?qū)⒊蔀楣馔ㄐ艂鬏斔俾势款i，而硅光子集成技術(shù)具備的超高傳輸速率能打破這一瓶頸，實(shí)現(xiàn)Pb/s量級的傳輸。同時(shí)，由于硅材料價(jià)格低廉且在半導(dǎo)體工藝中實(shí)現(xiàn)了成熟應(yīng)用，能極大地降低光模塊的采購成本及集成技術(shù)難度，突破傳統(tǒng)光模塊的成本限制。

截至目前，硅光集成技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化主要集中于光模塊產(chǎn)業(yè)鏈中的上游硅光芯片制造，以Intel、Luxtera為代表的國外企業(yè)為主導(dǎo)，國產(chǎn)化率較低。

《2022-2027年中國光模塊行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢預(yù)測報(bào)告》由中研普華光模塊行業(yè)分析專家領(lǐng)銜撰寫，主要分析了光模塊行業(yè)的市場規(guī)模、發(fā)展現(xiàn)狀與投資前景，同時(shí)對光模塊行業(yè)的未來發(fā)展做出科學(xué)的趨勢預(yù)測和專業(yè)的光模塊行業(yè)數(shù)據(jù)分析，幫助客戶評估光模塊行業(yè)投資價(jià)值。

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