光互联高壁垒环节:光芯片(DFB/EML)供应格局梳理

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光互联高壁垒环节:光芯片(DFB/EML)供应格局梳理

一. 光互联技术路线

数据中心光互联从光模块向LPO、NPO、CPO逐级演进,通过缩短信号路径、提升集成度,以应对高速场景下的功耗、延迟、密度挑战。

1.1 可插拔光模块

(1)原理:传统主流路线,光引擎独立封装,通过电接口与服务器/交换机主板相连。

(2)特点:标准化程度高、易更换维护、生态成熟;但电信号传输距离长、功耗高。

1.2 LPO(线性驱动可插拔)

(1)原理:移除高功耗的DSP芯片,采用线性驱动技术,将信号处理功能移至主机端。

(2)特点:在模块功耗降低的同时保留可插拔形态;但传输距离受限、对主机要求高(信号处理由主机侧SerDes完成)。

1.3 NPO(近封装光学)

(1)原理:光引擎紧邻ASIC芯片部署于同一PCB板,电信号路径缩短至厘米级,但仍保留独立光引擎单元。

(2)特点:CPO商用前的过渡方案,兼顾集成度(未达到CPO芯片级集成)与可维护性(光引擎可单独更换)。

1.4 CPO(光电共封装)

(1)原理:光引擎与ASIC芯片集成在同一基板上,通过芯片级互连替代板级链路,电信号路径缩短至毫米级。

(2)特点:集成度最高、功耗最低,延迟低、带宽密度高;但封装复杂度高、热管理难度大、维护性及兼容性差、成本高。

1.5 OCS(全光电路交换)

(1)原理:利用MEMS微镜阵列、液晶或硅光子开关动态调整光路,建立端到端光通道,无需传统光-电-光转换路径。

(2)特点:超低延迟、低功耗、高带宽;与NPO/CPO路线互补(ToR层),用于集群上层脊叶(Spine层)。

二. 光芯片分类

光芯片是用于实现光电信号转换的核心元器件,直接决定光引擎速率、功耗与可靠性,按部署位置分为激光器芯片、探测器芯片两大类:

2.1 发射端:激光器芯片(电转光)

(1)VCSEL(垂直腔面发射激光器):激光垂直于芯片衬底表面发射,功耗低、成本低、传输距离短;用于短距互联场景。

(2)FP(法布里-珀罗激光器):结构简单,成本低,用于低速短距场景;因速率受限,目前逐步被DFB替代。

(3)DFB(分布式反馈激光器):通过布拉格光栅折射率变化实现波长筛选,输出单纵模激光;用于中距离互联(如机架间)、硅光CW光源。

(4)EML(电吸收调制激光器):集成DFB与电吸收调制器,调制速率更高,用于长距离互联场景(如数据中心互联DCI、电信骨干网)。

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2.2 接收端:探测器芯片(光转电)

(1)PIN(光电二极管):结构简单、响应速度快、成本低,用于中短距互联场景。

(2)APD(雪崩光电二极管):在PIN结构基础上增加了雪崩倍增区,用于长距互联场景。

三. 光芯片市场格局

随着高速传输需求以及CPO、NPO等技术落地加速,带动高端DFB、EML需求旺盛,供应紧张。

源杰科技:高速激光器芯片国内龙头,覆盖FP、EML、CW-DFB芯片等系列。

长光华芯:主营高功率激光芯片,产品覆盖VCSEL、PIN、DFB、EML四大类。

仕佳光子:主营光芯片及器件,无源(PLC、AWG)、有源(FP、DFB、EML)光芯片双布局。

东山精密:国内头部PCB厂商,收购索尔思光电切入光芯片与光模块,产品包括EML、VCSEL、CW-DFB等。

永鼎股份:主营光棒光纤、光器件、光模块;子公司鼎芯光电主营CW-DFB、EML光芯片。


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