CFCF2023数据中心光互联论坛：LPO与CPO，薄膜铌酸锂与硅光方案的进展与应用场景

6/20/2023，光纤在线讯   近日，由光纤在线，和弦产业研究中心C&C，江苏省通信学会共同举办，飞宇集团、旭创科技、海拓仪器、海光芯创、是德科技、永鼎股份、天孚通信共同协办，OIF、宇特光电共同参与主题策划的“CFCF2023光连接大会”6月5-7日在苏州 知音温德姆至尊酒店圆满举行。 本次大会吸引了来自光通信产业链1000+参会企业、3000+参会人员、 100+新产品提交、80+参展企业；组委会安排了70+位重要嘉宾分享了45+场主题演讲和4场圆桌讨论、1场基调论坛、4场主题论坛、1场颁奖盛典（揭晓26个奖项）、1场酒会Party、6省同乡会、2场追光运动环节（篮球赛+10km欢乐跑）。



        在2023年6月7日举办的《数据中心光互联论坛》，由光纤在线和OIF联合举办，由光纤在线创始人刘铮博士主持，以数据中心发展推进的不同光互连技术和方案为主题，安排了12场精彩的演讲/报告分享，分别就当下不通高速光互联技术方案的优势和挑战进行分析，尤其是在众多光模块演进新技术中，CPO、LPO、硅光技术、薄膜铌酸锂技术等时下的热点技术进展进分析。同时，光纤在线发布光通信用光芯片和FTTX-PON组件模块两类产品的市场调查报告，为大家行为决策提供依据和佐证。



        首先由阿里云光网络技术高级架构师陆睿作题目为《数据中心光互联应用技术的变化趋势》的演讲，他分享到：不管200G、400G还是800G，不同数据中心客户需要根据自己的网络架构特点选择不同的光互联技术方案（Form factor、光电通道数、通道速率），但是，不同方案的技术本质基本一样，都是单通道25G/56G/112G/224G。目前，Chat GPT的横空出世引起了新的高科技风口，生成式AI所需的超算集群成为了云基础设施和光互联产品的新增长引擎。每GPU卡对应光模块数量大大超过每台传统服务器对应光模块数量，同时对时延要求更高，能降低时延的光互联技术更受青睐，带DSP的可插拔光模块、LPO和CPO三种方案各有优缺点。未来可能的光互联应用新场景是PCIe over Optics（主要用在资源池化场景）和浸没式液冷（主要用在高功率高密度服务器场景）。阿里云同时展开自研光模块技术，自研光模块配套的端到端的应用技术，旨在为将来的新场景做好技术储备，选择差异化的技术方案，如阿里已经自研的基于56G PAM4 Analog CDR技术的200G光模块，400G DR4硅光模块等，期望能够协同产业界解决方案厂商展开更多的研发合作，期望国内的其他云计算/互联网厂商选择相同的光互联路线以产生规模效应。期望行业未来选择的技术标准更集中，有利于光模块产业健康发展。



        上海微技术工业研究院硅光平台总监汪巍带来的是《硅基光电子关键工艺与集成技术》主题演讲。魏总总结说，硅光技术具备CMOS兼容、高集成度、高速、低成本、高产能等优势特点。对于硅光应用场景，通信行业已进入比拼量产工艺的阶段，非通信行业成为创业公司关注赛道。2027年硅光芯片市场规模预计为67.99 亿元，市场集中于数据中心、光处理器、生物灯应用场景。在光通信与数通牵引下国际硅光产业链快速成型，国内硅光技术呈现典型的系统强、芯片弱、基础弱的特点。硅光创业公司受到资本热捧，光子计算、生物检测、激光雷达、光纤陀螺等多个领域的应用显示出极大想象力。上海工研院（SITRI）硅光平台是一个开放共享合作共赢的硅光工艺平台，支持多种硅光功能模块流片，包括光收发，光计算，光传感等。SITRI已突破硅光集成制造工艺，建成研制高性能硅光器件库，具备中试流片的能力，能够开发高精度加工与硅基多材料体系融合工艺，支撑前沿技术探索研究。



        接下来，我们邀请的嘉宾是AOI产品管理部总监聂鹏，他的演讲标题是《TFLN应用于线性直驱光模块的优势和挑战（Advantages and Challenges of TFLN for LPO/CPO Application）》。聂总告诉我们： TFLN技术因其具备低插入损耗、高带宽、良好的线性度和合理的成本等优势，应用于新兴线性驱动光学器件是良好的机会，可以实现降低连续激光器所需的输出功率，降低插入损耗，从而提高模块能耗性能，将能实现功耗<10pJ/Bit。然而，目前存在的挑战包括：芯片供应商可能需要进一步改善电相位控制的直流漂移或改善加热器相位控制的功耗；减小TFLN调制器尺寸，帮助提高CPO模块长度；能批量生产对于下一步很重要，这可能需要启动时间；需要可靠的数据来证明其可靠性。



        随后，华芯半导体研发总监尧舜作主题为《面向多应用场景的宽温区长寿命高速Vcsel芯片》的分享。随着云计算、虚拟化、高清视频、电子商务、社交网络及高速无线网络飞速发展，大数据时代对高带宽的需求日渐迫切，短距互联是当前网络高速发展的核心技术之一。目前，VCSEL是应用最广的短距光互联技术，是国内市场迫切需求的，国内核心的光通信芯片及器件仍然严重依赖于进口，高端25G及以上光通信用Vcsel芯片国产化率小于5%，“大而不强”的问题突出，美国对国内出口限制名单就对我国信息技术产业发展敲响警钟，发展自主核心芯片迫在眉睫。尧总提到，高速VCSEL芯片应用领域场景向商温、工温、车规、特殊应用等方向拓展，传输距离100m向300m过渡，应用领域拓展对芯片可靠性需求进一步增加。华芯半导体拥有国际领先的VCSEL外延专用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备、建有1条完整的材料外延、芯片流片制程生产线及可靠性、老化测试线，是国内唯一Vcsel公司具备了无代工、纯自产外延、性能及可靠性双达标、适合25G、56G及以上光通，自主量产化。



        新华三光模块产品系统部经理（紫光集团）王雪女士，演讲主题为《新一代中短距高速光互连的应用与思考》。她表示，当下，国内高速光模块市场市场已经启动基于112G电口serdes的400G/800G验证；AIGC应用需求增长迅猛，聚焦在低功耗/低时延/高带宽短距互联， LPO成为关注焦点；CPO热度平稳，相关产品保持推进；1.6T和200G/Lane optics已经在路上；预估到2025年800G需求会超过400G，2027年70%以上的数据中心需求都在400G以上。数据中心互联网络速率升级演进，演进路线分化，多种方案并存，用户要根据自身业务需求/网络架构/部署时间去选择。技术方面，CPO是“一站式”解决方案，需要光引擎焊接、加工难度大，Substrate尺寸超案，需要厂家具备光/电芯片垂直整合能力，技术难度高。NPO则需要O/E + external lasers + switch IC，是多厂商生态，可标准化 ，生产制造难度相对降低(光引擎无需回流焊，可更换，测试相对成熟)。目前，CPO/NPO在光纤及连接器方案的设计、测试和生产、 可靠性、 散热和管理运维等方面都存在挑战。



        索尔思光电首席技术官肖庆带来的演讲题目是《下一代用于AI/ML的线性光学可插拔器件的前景和最新进展探讨》。他分享的主要内容：可插拔光模块广泛用于当今的网络，优势包括：多源，有广泛标准化的供应基地和生态系统；费用根据需求确定，可插拔特性，非常易于使用 ；支持多种接口，针对成本与可达容量进行了优化；后期维修方便，无需拆卸系统即可轻松更换；方便将来在覆盖范围、速率、向后兼容性等方面进行升级；降低成本和功耗的潜力大。线性可插拔光模块 （LPO） 是时下新的热门领域，可扩展至 200G。可插拔光模块还有很长的路要走。采用LPO线性直驱光模块交换机的功耗能做到降低25%，CPO声称功耗能做到降低30-40%，在功耗降低层面来说，LPO能与CPO媲美，LPO的出现使CPO的进展推迟。使用当今的SerDes和ASIC在100G/通道下证明是可行的。LPO的发展前景还是很乐观的。



        中通服咨询设计研究院有限公司的徐梅香女士给我们带来的是题目为《千兆行业光网工业PON赋能智能制造创新应用研究》的分享，她讲到：“工业PON”充分发挥了工业PON固定位置大带宽大上行、扁平化多网融合、无源化抗电磁干扰、低时延及零丢包等特性，使得光网络进入车间，将数据连接及挖掘降维度至设备层，为云的生长及延伸、数智的应用开辟基础空间。基于PON技术，结合工业场景应用需求和技术特点，工业PON是一套全新的安全、可靠、融合、先进的工业网络综合解决方案，也成为千兆行业专网的最佳方案。工业PON网络总体方案包括整网规划、数据共享、终端智能应用。 为满足各类工业应用要求，工业光网的 ODN 网络拓扑主要采用树形拓扑和链形拓扑两种方式组网。工业PON典型应用场景包含用在离散制造行业，实现高精度生产控制；用在常规生产和办公环境，实现多业务差异化融合承载；在煤矿、化工等特殊流程制造行业工业PON+AI智能的应用，能实现“无人化” 管理，提高企业生产效率和安全管理能力。未来，工业PON生态圈需要从产品研发、项目集成、试验示范和行业标准等多方面加以引导和推进，构建一个完整的工业PON生态圈，实现工业物联网的高效运行和应用。



        博众半导体市场总监张根甫的讲义题目是《共探光电子封装设备与工艺》。光电子封装贴片设备发展趋势总体概括为：基于成本，尽可能实现高精度、高效率、高柔性。张总介绍说，苏州博众半导体是一家面向全球的半导体设备研发制造商，立足于半导体领域，公司依托二十余年技术沉淀，为客户提供领先的、稳定的先进工艺及检测设备。博众全自动高精度共晶机、AOI检测机、清洗机、高速高精度固晶机四大产品系列赋能产业发展。贴片机是一个复杂的机电软一体化化系统，尤其是微米级精度的贴片机技术很难实现，博众为行业提供高精度、高产能、高柔性的星威系列多功能芯片贴装设备，效率（共晶贴片15-35s/pcs）和精度（0.5-3μm）领先，可实现共晶贴片、 蘸胶贴片及Flip Chip功能。



        接下来，光纤在线分析师涂晓红女士给大家分享《光通信用光芯片市场调查报告（2022）》。该报告所涉猎的芯片类型主要为光收发模块当中的发射和接收芯片，不涉及无源器件所需的光芯片，以及电芯片产品。报告核心摘要包括：光芯片国产化进程取得了一定的成果，但仍有更长的路要走；从应用的角度，当前光芯片厂商主要竞争的市场在接入网；从速率来看，25G及以下仍是国产化光芯片竞争的主力；从类型上来看，DFB/PD/APD是中国光芯片厂商的重点；DFB芯片市场竞争更为充分，价格惨烈，几乎每两家产业格局会发生变化，EML依然是国产化努力的方向，VCSEL方面国产化憧憬更高速率的突破，仍需要更长的路径；PIN/MPD几乎百分百国产化，APD仍在进一步扩大份额，同时向激光雷达、人工智能等领域拓展迅速；光电芯片组合套片的销售方式或将成为一种新的市场合作方式；光芯片企业数量众多，未来也许会有更多的合并案例；一项新产品/新技术能够成功，客户的培育是关键，期待产业界给予光芯片厂商更多的机会窗口。



        最后，由光纤在线资深分析师唐蕊女士作《FTTX-PON组件模块市场调查报告》分享，其报告核心要点总结如下：市场方面：基于PON技术的光纤接入网在全球范围内仍在不断增长，为PON设备和模块、组件、芯片供应商带来了新持续增长的机会；随着10G PON以及下一代PON部署在全球范围的增长，需要不同的解决方案来满足运营商和商业客户的要求；技术路径：50G PON的标准、产业链更成熟，但25G PON依然有它的市场空间，技术方案难以大一统，应根据客户不同的需求选择合适的技术路径；设备商：新入局者变多，说明市场依然具备吸引力；光模块组件：成本仍是第一位。如何保持品质与扩产产能呈线性增长是制造厂商的重点；FTTR是家庭宽带市场的升级重点，同时需要关注商业用户的PON网络需求。

         至此，数据中心光互联论坛总结结束。关于大会基调论坛、下一代光器件论坛、数据中心光互联论坛、非通信创新应用论坛和3场关于线性驱动（Linear）进展与挑战/接入网的持续性/下一步走向哪里的圆桌讨论，以及面向光纤连接器、光通信用光芯片、FTTX-PON模块组件的3份细分报告发布的详情与内容，敬请关注光纤在线网站和公众号上相关主题的报道。