CFCF2022下一代光器件论坛：从112G/lane数据中心互联到光感知/视频光连接应用
发布时间：2022-07-18 10:18:13 热度：19526
7/18/2022，光纤在线讯，由光纤在线，和弦产业研究中心C&C共同主办，江苏省通信学会,南京光通信与光电子技术学会共同承办，飞宇集团、是德科技、中兴光电子、江苏宇特光电科技股份有限公司、广西自贸区见炬科技有限公司共同协办的CFCF2022光连接大会近日在南京圆满结束。来自全国光通信创新应用产业链800家企业，1300余人参加了大会论坛。
在7月8日，由见炬科技联合光纤在线共同举办的分论坛—下一代光器件当中，以“CPO及创新光器件应用”作为主题，吸引了14场精彩演讲，分别就下一代光模块方案、硅光技术、CPO耦合&封装、从实验到量产的PIC光子集成的测试、112G Serdes时代的数据中心、国产化光电芯片的进展、光连接在高速视频的应用、光感知的应用、FTTR对创新器件的需求、无线激光通信、全光交换网络的进展与需求、机会与挑战。本场论坛由和弦产业研究中心 资深市场分析师唐蕊女士主持。
主持人：和弦产业研究中心 资深市场分析师 唐蕊女士
首先是来自易飞扬的研发总监黄钊，他的演讲主题是《数据中心400G硅光模块和共装光学研究》，他表示400G/800G光模块将是未来5年数据中心光互联市场增长的主要驱动力，下一代DC对光模块的需求重点是低成本：市场预期的1$/Gbps的成本在10G/40G时代用了10年时间，而100G则用了5年，400G/800G数通模块降速更快。第二低功耗，单位比特的功耗，每年要求下降25%~30%；第三是高单波速率，当前业界已经进入单波200Gbps的研究；第四是高集成度，在QSFP-DD模块内封装8通道分立光学，已达到通道数量极限，而集成光学，能在有限空间内能实现更多通道数。同时重点介绍硅光CPO技术面临的难点，包括低驱硅光调制器方案、高集成&高性能封装的进展、硅光光源的解决方案、散热的解决方案等等。易飞扬已推出100G DR1/FR1/LR1硅光模块，预计2022Q3实现量产；DR4/DR4+ 模块预计2022Q4实现量产。
易飞扬 研发总监 黄钊
作为国产化VCSEL芯片少有的IDM厂商，来自华芯半导体的研发总监尧舜博士，为我们分享《基于自主外延的全国产56G PAM4 VCSEL芯片》，尧博士表示：VCSEL是目前应用最广的短距光互联技术，当前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以上光通信用Vcsel芯片国产化率几乎为0。华芯片半导体此次在CFCF2022上重点发布56G PAM4 VCSEL芯片，可靠性达到国际大厂验证标准。而面各112G PAM4 及以上速率的VCSEL芯片，则需要全新的外延设计和芯片工艺。华芯半导体成为全球第四家拥有全产业链能力的通过头部客户认证的25G VCSEL制造企业，累计出货超过120万个通道。
华芯半导体 研发总监 尧舜博士
作为本次大会的协办方之一—飞宇集团的光模块总经理梁广智，分享了《CPO的演进与光纤耦合技术》，他表示：带宽的增长要求单位成本下降，单位功耗下降，迭代周期缩短，单位体积减少，以及更高的技术要求，种种驱动和需求要求业界走向CPO成为必然。然而，根据以往的失效分析，激光器失效故障是光模块失效类型的主流，考虑到ELS（外置激光器）方案需要额外的光学组件与光纤进行耦合封装，为光器件提出新的工艺要求，重点在于光纤与硅光芯片的平面耦合（或边缘耦合Edge Coupler)，光栅耦合，光纤透镜耦合，中间层的光纤interposer等等。
飞宇集团 光模块总经理 梁广智
全球领先的光通信测试仪表厂商[b]EXFO中国区及韩国区技术总监孙学瑞，为我们带来《从研发到生产的光电子集成（PIC）测试》，孙总表示，随着生物医疗、人工智能等技术的发展，PIC的应用越来越广，PIC的测试需求越来越迫切，而根据EXFO的统计PIC芯片的成本结构中，测试约占30%的成本。EXFO在大会上也展示了PIC硅光测试系统，无源器件测试系统，硅光集成测试系列，相干400G ZR/ZR+相干可插拔光模块DCO集成测试，800G测试试。
EXFO 中国区及韩国区技术总监 孙学瑞
湖北赛格瑞的总经理樊希安教授，分享了《TEC关键的共性技术以及在光通讯领域的应用》，他表示：TEC实质是一个小众的市场，在全球的市场容量约10亿美金，年复合增长率约12%，主要用在消费和工业两大领域，其中在工业领域中光通市场占了80%以上的份额。TEC在光器件中的应用第一是稳定工作波长；第二是保证器件性能；第三是在大功率的激光器上，形成主动的制冷。赛格瑞当前重点突破的Micro-TEC就是解决光芯片主动制冷。TEC的核心在于热电材料（99%采用碲化铋材料），但由于光器件用的TEC尺寸较小，所以尺寸、高度、截面的突破是业界的难点。
湖北赛格瑞 总经理 樊希安教授
随后是来自京东云的高级架构师陈琤，他分享了《光电混合封装在数据中心网络中的应用》，光电合封技术(CPO)是近两年非常热门的一个技术方向，主要是由于目前交换机的容量已经发展到51.2T，未来将面向100T，单芯片的速率也即将来到112G。随着Serdes速率发展到112G，光电合封技术将有可能在大容量交换节点中投入使用，要做到CPO取代可插拔光模块，首先需要做到CPO系统级高可靠（比可插拔形式更可靠1~2个量级）、低成本（光连接的管理）、低功耗（散热的问题）；同时CPO产业链的技术标准仍需进一步统一和规范。所以要真正的将光电合封技术投入到实际中使用，还需要产业界的进一步摸索和实践。
来自腾讯的光芯片架构师，付思东为我们分享了《基于112GSerdes的数据中心光芯片方案》。随着光进铜退，100m SR场景需升级多模光纤或者将单模技术下沉。不过在耦合技术方面，由于VCSEL和多模光纤的长度比较接近，而且尺寸较大，所以多模方案的耦合会更加容易，但112G VCSEL技术突破困难；而单模光芯片与光纤的耦合尺寸在1微米以下，要实现光在芯片和光纤当中的低损耗传输，通常需要转换器，实现两者的匹配，通常分为边缘耦合器和光栅耦合器两大类。具体到不同的设计来讲，目前有硅光调制和铌酸锂调制两种方案各有优缺点，SiP硅光MRM在CPO及单波112G以上更具优势，但PN结需要持续优化；LN铌酸锂MZM由于材料特性，存在直流漂移，且加工效率较低，仍需要时间进一步成熟。
中晟微电子的销售总监，桂飞与我们分享了《高速光模块国产电芯片发展和解决方案》。当下各种因素影响下将半导体国产化进程推向了巅峰，涨价、供应周期加长都加速国产化光电芯片的进程。从整个需求来看，对下一代高端的需求，以及相干技术的需求是更多光电芯片布局的重点。中晟微重点在光通信，同时涉足RF器件，当前针对于100G、200G、400G的相干模块里面的电芯片的方案，已经实现完全的量产化。对数据通信，针对于DR1和DR4的应用，推出112G TIA。针对于400G DR4，未来也会推出相对应的驱动、TIA集成CDR产品。而向接入网，10G TIA将是未来的重点，预计年底2.5G TIA将会推出。此外针对EML的MCU集成的ADC和DAC也会推出相应的方案。
中晟微电子 销售总监 桂飞
杭州耀蕊科技的总经理助理许振明先生，为我们带来了一个新的市场应用，他演讲的主题《光纤搭建视频连接的高速公路》。耀芯的重点是在消费领域的光连接，当前主要的市场是将光连接器应用于音视频连接，当下的视频传输要求实时传输，而非压缩处理。目前视频传输的这些协议主流大概就是这三种，HDMI，USB和DP。未来，耀芯还将光连接应用于AR、VR，所以针对客户的特殊需求去开发光引擎，去进一步开发终端消费者的需求。在HDMI、TYPE-C、AOC等等，都有大量的光引擎应用。
杭州耀蕊科技 总经理助理 许振明先生
北京见合八方的总经理王伟与我们分享《光融合感知技术行业应用及展望》。光连接不仅仅是光连接器、光模块，终端客户也不仅仅是运营商、数通厂商，我们真正面临的世界应该是万物互连的时代。万物互连包含三层内容：第一层是光感知层，取数据、提取数据，包括视频、激光雷达等；第二层是计算层，也就是人工智能、大数据、AI；第三层才是光传输层。当前见合八方已经将光融合感知技术应用于交通行业、航天军工和能源行业。在交通行业，每公里的建设成本中，光感知通信网在其中只占到3%，所以是个很小的市场，但同时也是成本不care的市场机会。面向未来的车路协同，光感知层则面临着视频、摄像头、激光雷达等等多方面的应用，光的技术方案则大有可为。见合八方同时在隧道探测、交通流、落石、载重、高速入侵、地铁入侵、护栏、路基、周界安防、油罐、火灾等等多方面进行尝试，制定个性化方案和标准。也期待能够将光传输的成熟方案和综合能力广泛应用于万物互连。
北京见合八方 总经理 王伟
随后，东南大学的杨海宁教授分享了《全光交换关键技术的发展》，重点介绍了WSS的技术进展和ROADM的应用。WSS从最早的1×9到两个1×34，到今天1×47的模组，同样是在一个背板上集成更多的模组，可能已经达到理论极限了，未来再做到1×96存在一定的挑战。而针对提升WSS的模组数核心在于LCOS的像素数，杨教授的团队在硅基背板上做了一个多层电介质薄膜，提升LCOS的反射率，同时基于以上的工作又做了一个光学构架和算法的结合，以保障WSS的排列可以在短时间内快速生成几百万的切换组合同时保持隔离度的要求。杨教授同时展示了一款超小型WSS模组设计Twin 1×34的WSS模组，可以达到C波段96个波长。
东南大学 杨海宁 教授
中通服咨询设计研究院徐梅香，演讲的主题是《千兆全光网络规模部署下FTTR组网方案及建设应用的研究》。徐老师重点介绍了各个场景下的FTTR组网方案，主要包括P2P和P2MP两种方式：P2P方案产业开放、技术成熟，成本较低，施工较方便（无分光器），适用于200平米以下住宅场景； P2MP方案则采用PON协议，扩展性更强，子网关速率可超千兆，适用于200平米以上别墅类住宅或小微企业场景。FTTR作为新一代的接入网方案，关键在于技术、标准的推动。以及布线方式，包括暗线布放、明线布放等，这其中对于光器件提出新的需求，比如分光器需要开发1：5和1：9，不等比的分光器，以及带电和不带电的分光器。同时在线缆方面，为了适应灵活布线的需求，宜采用弯曲损耗不敏感的G.657.A2 或G.657.B3 光纤。在连接器方面，可采用普通连接器、微型连接器、现场成端。管道内径不小于15mm。
中通服咨询设计研究院 徐梅香
最后一位是来自武汉大学/六博光电的艾勇教授，艾教授与我们分享了《超高速无线激光通信系统》：空间光通信也称为无线光通信或自由空间光通信（FSO），它是以激光作为载波实现高速移动通信的一种空间通信方式，它结合了光纤通信的高带宽和移动通信无线便捷的优点可以构建天-空-地-海一体化高速通信网，实现卫星、飞机、飞艇、船、车等移动平台之间的高速通信。六博光电于2019年11月推出具有自主知识产权的车载和定点激光通信设备。于2019年12月完成100G速率空间相干激光通信试验！
武汉大学/六博光电 艾勇教授
随着最后的掌声响起，本届CFCF2022光连接大会正式结束。我们期待CFCF2023再次相聚，聆听更多精彩！
在7月8日，由见炬科技联合光纤在线共同举办的分论坛—下一代光器件当中，以“CPO及创新光器件应用”作为主题，吸引了14场精彩演讲，分别就下一代光模块方案、硅光技术、CPO耦合&封装、从实验到量产的PIC光子集成的测试、112G Serdes时代的数据中心、国产化光电芯片的进展、光连接在高速视频的应用、光感知的应用、FTTR对创新器件的需求、无线激光通信、全光交换网络的进展与需求、机会与挑战。本场论坛由和弦产业研究中心 资深市场分析师唐蕊女士主持。
首先是来自易飞扬的研发总监黄钊，他的演讲主题是《数据中心400G硅光模块和共装光学研究》，他表示400G/800G光模块将是未来5年数据中心光互联市场增长的主要驱动力，下一代DC对光模块的需求重点是低成本：市场预期的1$/Gbps的成本在10G/40G时代用了10年时间，而100G则用了5年，400G/800G数通模块降速更快。第二低功耗，单位比特的功耗，每年要求下降25%~30%；第三是高单波速率，当前业界已经进入单波200Gbps的研究；第四是高集成度，在QSFP-DD模块内封装8通道分立光学，已达到通道数量极限，而集成光学，能在有限空间内能实现更多通道数。同时重点介绍硅光CPO技术面临的难点，包括低驱硅光调制器方案、高集成&高性能封装的进展、硅光光源的解决方案、散热的解决方案等等。易飞扬已推出100G DR1/FR1/LR1硅光模块，预计2022Q3实现量产；DR4/DR4+ 模块预计2022Q4实现量产。
作为国产化VCSEL芯片少有的IDM厂商，来自华芯半导体的研发总监尧舜博士，为我们分享《基于自主外延的全国产56G PAM4 VCSEL芯片》，尧博士表示：VCSEL是目前应用最广的短距光互联技术，当前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以上光通信用Vcsel芯片国产化率几乎为0。华芯片半导体此次在CFCF2022上重点发布56G PAM4 VCSEL芯片，可靠性达到国际大厂验证标准。而面各112G PAM4 及以上速率的VCSEL芯片，则需要全新的外延设计和芯片工艺。华芯半导体成为全球第四家拥有全产业链能力的通过头部客户认证的25G VCSEL制造企业，累计出货超过120万个通道。
作为本次大会的协办方之一—飞宇集团的光模块总经理梁广智，分享了《CPO的演进与光纤耦合技术》，他表示：带宽的增长要求单位成本下降，单位功耗下降，迭代周期缩短，单位体积减少，以及更高的技术要求，种种驱动和需求要求业界走向CPO成为必然。然而，根据以往的失效分析，激光器失效故障是光模块失效类型的主流，考虑到ELS（外置激光器）方案需要额外的光学组件与光纤进行耦合封装，为光器件提出新的工艺要求，重点在于光纤与硅光芯片的平面耦合（或边缘耦合Edge Coupler)，光栅耦合，光纤透镜耦合，中间层的光纤interposer等等。
全球领先的光通信测试仪表厂商[b]EXFO中国区及韩国区技术总监孙学瑞，为我们带来《从研发到生产的光电子集成（PIC）测试》，孙总表示，随着生物医疗、人工智能等技术的发展，PIC的应用越来越广，PIC的测试需求越来越迫切，而根据EXFO的统计PIC芯片的成本结构中，测试约占30%的成本。EXFO在大会上也展示了PIC硅光测试系统，无源器件测试系统，硅光集成测试系列，相干400G ZR/ZR+相干可插拔光模块DCO集成测试，800G测试试。
湖北赛格瑞的总经理樊希安教授，分享了《TEC关键的共性技术以及在光通讯领域的应用》，他表示：TEC实质是一个小众的市场，在全球的市场容量约10亿美金，年复合增长率约12%，主要用在消费和工业两大领域，其中在工业领域中光通市场占了80%以上的份额。TEC在光器件中的应用第一是稳定工作波长；第二是保证器件性能；第三是在大功率的激光器上，形成主动的制冷。赛格瑞当前重点突破的Micro-TEC就是解决光芯片主动制冷。TEC的核心在于热电材料（99%采用碲化铋材料），但由于光器件用的TEC尺寸较小，所以尺寸、高度、截面的突破是业界的难点。
随后是来自京东云的高级架构师陈琤，他分享了《光电混合封装在数据中心网络中的应用》，光电合封技术(CPO)是近两年非常热门的一个技术方向，主要是由于目前交换机的容量已经发展到51.2T，未来将面向100T，单芯片的速率也即将来到112G。随着Serdes速率发展到112G，光电合封技术将有可能在大容量交换节点中投入使用，要做到CPO取代可插拔光模块，首先需要做到CPO系统级高可靠（比可插拔形式更可靠1~2个量级）、低成本（光连接的管理）、低功耗（散热的问题）；同时CPO产业链的技术标准仍需进一步统一和规范。所以要真正的将光电合封技术投入到实际中使用，还需要产业界的进一步摸索和实践。
来自腾讯的光芯片架构师，付思东为我们分享了《基于112GSerdes的数据中心光芯片方案》。随着光进铜退，100m SR场景需升级多模光纤或者将单模技术下沉。不过在耦合技术方面，由于VCSEL和多模光纤的长度比较接近，而且尺寸较大，所以多模方案的耦合会更加容易，但112G VCSEL技术突破困难；而单模光芯片与光纤的耦合尺寸在1微米以下，要实现光在芯片和光纤当中的低损耗传输，通常需要转换器，实现两者的匹配，通常分为边缘耦合器和光栅耦合器两大类。具体到不同的设计来讲，目前有硅光调制和铌酸锂调制两种方案各有优缺点，SiP硅光MRM在CPO及单波112G以上更具优势，但PN结需要持续优化；LN铌酸锂MZM由于材料特性，存在直流漂移，且加工效率较低，仍需要时间进一步成熟。
中晟微电子的销售总监，桂飞与我们分享了《高速光模块国产电芯片发展和解决方案》。当下各种因素影响下将半导体国产化进程推向了巅峰，涨价、供应周期加长都加速国产化光电芯片的进程。从整个需求来看，对下一代高端的需求，以及相干技术的需求是更多光电芯片布局的重点。中晟微重点在光通信，同时涉足RF器件，当前针对于100G、200G、400G的相干模块里面的电芯片的方案，已经实现完全的量产化。对数据通信，针对于DR1和DR4的应用，推出112G TIA。针对于400G DR4，未来也会推出相对应的驱动、TIA集成CDR产品。而向接入网，10G TIA将是未来的重点，预计年底2.5G TIA将会推出。此外针对EML的MCU集成的ADC和DAC也会推出相应的方案。
杭州耀蕊科技的总经理助理许振明先生，为我们带来了一个新的市场应用，他演讲的主题《光纤搭建视频连接的高速公路》。耀芯的重点是在消费领域的光连接，当前主要的市场是将光连接器应用于音视频连接，当下的视频传输要求实时传输，而非压缩处理。目前视频传输的这些协议主流大概就是这三种，HDMI，USB和DP。未来，耀芯还将光连接应用于AR、VR，所以针对客户的特殊需求去开发光引擎，去进一步开发终端消费者的需求。在HDMI、TYPE-C、AOC等等，都有大量的光引擎应用。
北京见合八方的总经理王伟与我们分享《光融合感知技术行业应用及展望》。光连接不仅仅是光连接器、光模块，终端客户也不仅仅是运营商、数通厂商，我们真正面临的世界应该是万物互连的时代。万物互连包含三层内容：第一层是光感知层，取数据、提取数据，包括视频、激光雷达等；第二层是计算层，也就是人工智能、大数据、AI；第三层才是光传输层。当前见合八方已经将光融合感知技术应用于交通行业、航天军工和能源行业。在交通行业，每公里的建设成本中，光感知通信网在其中只占到3%，所以是个很小的市场，但同时也是成本不care的市场机会。面向未来的车路协同，光感知层则面临着视频、摄像头、激光雷达等等多方面的应用，光的技术方案则大有可为。见合八方同时在隧道探测、交通流、落石、载重、高速入侵、地铁入侵、护栏、路基、周界安防、油罐、火灾等等多方面进行尝试，制定个性化方案和标准。也期待能够将光传输的成熟方案和综合能力广泛应用于万物互连。
随后，东南大学的杨海宁教授分享了《全光交换关键技术的发展》，重点介绍了WSS的技术进展和ROADM的应用。WSS从最早的1×9到两个1×34，到今天1×47的模组，同样是在一个背板上集成更多的模组，可能已经达到理论极限了，未来再做到1×96存在一定的挑战。而针对提升WSS的模组数核心在于LCOS的像素数，杨教授的团队在硅基背板上做了一个多层电介质薄膜，提升LCOS的反射率，同时基于以上的工作又做了一个光学构架和算法的结合，以保障WSS的排列可以在短时间内快速生成几百万的切换组合同时保持隔离度的要求。杨教授同时展示了一款超小型WSS模组设计Twin 1×34的WSS模组，可以达到C波段96个波长。
中通服咨询设计研究院徐梅香，演讲的主题是《千兆全光网络规模部署下FTTR组网方案及建设应用的研究》。徐老师重点介绍了各个场景下的FTTR组网方案，主要包括P2P和P2MP两种方式：P2P方案产业开放、技术成熟，成本较低，施工较方便（无分光器），适用于200平米以下住宅场景； P2MP方案则采用PON协议，扩展性更强，子网关速率可超千兆，适用于200平米以上别墅类住宅或小微企业场景。FTTR作为新一代的接入网方案，关键在于技术、标准的推动。以及布线方式，包括暗线布放、明线布放等，这其中对于光器件提出新的需求，比如分光器需要开发1：5和1：9，不等比的分光器，以及带电和不带电的分光器。同时在线缆方面，为了适应灵活布线的需求，宜采用弯曲损耗不敏感的G.657.A2 或G.657.B3 光纤。在连接器方面，可采用普通连接器、微型连接器、现场成端。管道内径不小于15mm。
最后一位是来自武汉大学/六博光电的艾勇教授，艾教授与我们分享了《超高速无线激光通信系统》：空间光通信也称为无线光通信或自由空间光通信（FSO），它是以激光作为载波实现高速移动通信的一种空间通信方式，它结合了光纤通信的高带宽和移动通信无线便捷的优点可以构建天-空-地-海一体化高速通信网，实现卫星、飞机、飞艇、船、车等移动平台之间的高速通信。六博光电于2019年11月推出具有自主知识产权的车载和定点激光通信设备。于2019年12月完成100G速率空间相干激光通信试验！
随着最后的掌声响起，本届CFCF2022光连接大会正式结束。我们期待CFCF2023再次相聚，聆听更多精彩！
