精彩收藏 · 2023年6月20日 0

光芯片的重要分支:薄膜铌酸锂

​一,CPO概念热度还在持续,不知道有多少人恐高

CPO被热炒是有内在逻辑的,因为目前中国光通信发展是最快的,CPO技术中国公司基本都自己掌握不受国外控制,而且世界上大部分云公司都使用中国产的CPO产品。炒作能不能持续主要是看未来预期增长的确定性,这一点CPO概念符合这个预期。

由于光模块速率升级过程中会带来功率损耗、信号失真等问题,以及速率提升中对光芯片性能提出了更高要求,进而导致整体成本提升,驱动更高速率光模块的多种技术演进。

而众多光模块演进新技术中,CPO、硅光技术、LPO等咱们前面已经给大家介绍过,今天就再来给大家介绍另一种:薄膜铌酸锂。

二,薄膜铌酸锂的竞争力逻辑

光信号调制是光模块的必要功能,在中长距光通信场景中,特别是相干通信中,调制器是必要器件。

根据自然杂志预测,到2030年,约有20%的电力会消耗在信息通信方面,因而低功耗成为了大带宽,易集成外光模块最核心的设计目标。

薄膜铌酸锂调制器由于其本身非常低的半波电压,使它其相对于其他材料的调制器所需要的驱动电压更小,因而具有了非常好的低功耗特性。低功耗决定了使用薄膜铌酸锂调制器的光模块耗能更少,在市场上具有更强的竞争力。

比如目前新易盛推出多款800G光模块,其中基于薄膜铌酸锂(TFLN)调制器的800G OSFP DR8 模块功耗仅为11.2W,一般800G 模块功耗在16w左右,节省30%。这种市场竞争力不言而喻。

目前行业内光调制的技术主要有三种:基于硅光、磷化铟和铌酸锂材料平台的电光调制器。其中,铌酸锂电光调制器主要用在100Gbps以上的长距骨干网相干通讯和单波100/200Gbps的超高速数据中心中。

铌酸锂方案虽性能优势,但也存在不足,比如存在:
1)性能提升逐渐遭遇瓶颈,且与CMOS工艺不兼容。
2)尺寸尺寸较大,难以满足光器件小型化趋势。
3)成本及价格较高等问题。

这种情况下,薄膜铌酸锂出现了。
薄膜铌酸锂调制器不仅继承了铌酸锂材料的性能优势,而且在体积、成本等方面有所改善。具体来看:
1)薄膜铌酸锂调制器在性能和性价比上得到新的提升,在保留铌酸锂调制器原有的性能优势的同时使带宽获得突破;
2)尺寸显著变小,解决了体材料铌酸锂体积较大难以集成的问题,可以实现高度集成;
3)随着尺寸的减小也使单位面板传输密度提高,成本方面有进一步下降的空间

铌酸锂材料走向薄膜化后,在具备优秀光学性能的同时,还能做到小型化,可满足相干光模块、数通光模块日渐小型化的要求。

三,薄膜铌酸锂产业链


国内薄膜铌酸锂产业链已趋于成熟,上游材料主要包括铌酸锂晶体及薄膜,上游设备主要包括电子束直写、DUV光刻机等。

产业链中游主要是铌酸锂调制器芯片及器件等,包括体材料铌酸锂调制器和薄膜铌酸锂调制器。

产业链下游主要应用于光通信、光纤陀螺、超快激光器、有线电视(CATV)等众多领域。

四,薄膜铌酸锂潜在市场空间接近百亿

根据LightCounting的预测数据,2021-2027年100G及以上相干DSP市场规模从8.47亿美元增长至21.35亿美元,6年CAGR为16.65%。薄膜铌酸锂调制器适配的600G及以上相干光模块DSP市场,有望从2021年的1.31亿美元,增长至2027年的9.92亿美元,6年CAGR为40.06%,薄膜铌酸锂调制器行业具备较高的成长性。

到2024年,受益于相干光传输技术应用场景下沉与拓展,薄膜铌酸锂所获得的市场空间有望达100亿元人民币

五,具备关键核心能力的薄膜铌酸锂厂家:

1,福晶科技:全球非线性光学晶体龙头,开展独立自主研发,能够提供各种规格高质量的铌酸锂晶体,相关产品已成功推向Lumentum等光器件厂商。

2,光库科技:在2019年收购Lumentum的铌酸锂高速率调制器生产线进入该领域,掌握了包括芯片设计、芯片制程、封装和测试等核心技术,具备开发800G及以上速率的薄膜铌酸锂调制器芯片和器件的关键能力。公司4月24日在投资者互动平台回复,其铌酸锂高速调制器芯片及器件产品主要应用于超高速干线光通信网、超高速数据中心、人工智能、超算中心、海底光通信网、城域核心网、微波光子、测试及科研等领域。

3,联特科技:目前研发的有基于EML(电吸收调制激光器)、SIP(硅光)、TFLN(薄膜铌酸锂)调制技术的800G光模块,以及用于下一代产品NPO(近封装光学)/CPO(共封装光学)所需的高速光连接技术、激光器技术和芯片级光电混合封装技术等。

此外,在OFC2023展会上,新易盛、联特科技等厂商展示了基于薄膜铌酸锂技术的800G光模块。薄膜铌酸锂芯片和调制器有望在2023年完成在400G OTN和800G数据中心光模块中的导入,实现商用突破。

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