【光电通信】何为硅光模块？

目前100G网络架构已经成为数据中心主流架构，并且驱动了100G光模块行业的繁荣。就长远来看，数据中心仍有不断升级的需求，业内普遍认为400G网络架构将是100G网络的演进方向，同时将带动400G光模块的市场需求与技术革新，其中光模块激光器技术是重要的关注点。

光模块核心组件之激光器芯片

光模块是由多种光学器件封装而成，其内部组件中激光器芯片是比较关键的部分，占光模块成本的60%，主要影响光模块的传输距离。激光器的主要类型有:VCSEL、FP、DFB、DML、EML，不同类型的激光器有不同的工作波长、方式和应用环境，如下表所示。

100G光模块激光器芯片与硅光技术

在100G光模块市场中，属100G QSFP28光模块市场份额较大，不同的QSFP28光模块采用了上述不同的激光器。

100G-SR4 QSFP28封装光模块，主要用于100m内的多模并行方案，其内部多采用VCSEL激光器，VCSEL激光器具有体积小、耦合率高、功耗低、易集成、价格低等优势；100G-CWDM4 QSFP28封装光模块，主要用于10km的粗波分复用方案，其内部多采用DML激光器，DML激光器具有尺寸小、功耗低、成本低等优势；100G-ER4、100G-ZR4 QSFP28封装光模块，主要用于40km以上中长距离单模方案，其内部多采用EML激光器，EML激光器具有眼图裕量大、色散小、消光比大、距离远等优势；而对于100G QSFP28 单波封装光模块，在芯片技术上有了新的突破---易飞扬面向数据中心场景的硅光集成100G光模块早已实现量产，且有更低的BOM(零件物料)成本优势，覆盖传输距离分别有：500m、2km、10km等单模方案。

硅光技术在光模块行业面临的优势与挑战

目前光集成商业产品技术路线主要分为III-V族和Si两大阵营，其中DFB、DML、EML等激光器是InP阵营，虽然技术相对成熟，但是成本高，与CMOS工艺（集成电路工艺）不兼容，其衬底材料每2.6年才翻一倍。而Si硅光器件，采用COMS工艺实现无源光电子器件和集成电路单片集成，可大规模集成，具有高密度的优势，其衬底材料每1年可翻一倍。

目前100G光模块已打开了硅光技术的大门，但其发展仍然面临一些挑战。

首先， 硅基集成激光光源有待解决。硅是间接带隙半导体，相比于InP等直接带隙半导体，硅光模块中需要单独引入光源，而光源并不符合摩尔定律，耦合集成得越多成本也越高，将会不断抵消硅材料和工艺集成带来的成本优势。

其次，硅光模块封装难度大，良率低。硅光接口封装处于初期阶段，主要瓶颈在于光电子芯片和光纤阵列组建的光接口封装，其对准与封装的精度要求高，封装效率低，现阶段的封装技术难以实现高质量，低成本的封装，产品良率限制了硅光模块的大规模量产。

另外， 硅光芯片可获得量产化资源少。尽管硅光芯片与CMOS工艺兼容，但成熟的CMOS资源不对外开放或者没有硅光流片经验。

目前100G网络仍是主流时代，100G QSFP28光模块激光器芯片虽然以VCSEL、EML、DML为主，但是从长期来看，硅光方案是大势所趋，在400G光模块时代或将大规模发力。

硅光模块是啥，简单的说，就是利用硅光子技术在硅芯片上集成了光电转换和传输模块。是在硅基平台上将微电子和光电子结合起来，构成新的硅光器件。目前，硅光技术已经进入产业化阶段。下面简单介绍易飞扬100G 硅光单波系列光模块（LR1）。

1. 符合QSFP28 MSA和IEEE 802.3cu 100GBASE-LR1
2. 以太网标准
3. 性能满足100GE 20km光互连传输
4. 24小时流量Traffic 测试0丢帧
5. 光源采用双透镜COB创新工艺，提升散热性能、耦合效率和可生产性
6. 采用MZ调制硅光集成封装工艺，与传统EML 100G QSFP28 LR1相比，具有信号质量方面的相对优势
7. 采用7nm工艺 DSP芯片
8. 三温功耗小于4.0W（不开启FEC）
9. 同款BOM满足 DR1, FR1, LR1 三款应用

硅光单波 100G QSFP28 LR1 产品关键参数介绍（三温实测性能）

1. 0℃眼图性能实例

2. 25℃眼图性能实例

3. 75℃眼图性能实例
   

1. 可以作为100G QSFP28 LR4在某些100GE应用场景下的替代品，单波100G硅光产品建议成对使用。
2. 不管是硅光版本，还是III-V族版本 ：100G QSFP28 单波BOM归一化优势，工艺时间短。

至此，咱们就简单说明了100G QSFP28 硅光产品的情况，后续再聊聊400G硅光

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