您好,欢迎进入菲魅通信

登录 / 注册

首页>行业资源库

Y11T230 硅光模块与传统模块的对比

更新时间:2025-08-18 08:08:27 阅读量:555

如果搜索“硅光模块与传统模块的对比”,AI会给出这个分析。我今天略和AI抬个杠。


1.png




蓝色是AI自动生成的内容,红色是我的注释。

硅光模块与传统光模块在多个方面存在显著差异,以下是主要对比:

技术原理与架构

(AI分析)传统光模块:采用分立式结构,通过封装电芯片、光芯片、透镜、对准组件等实现光电转换,依赖成熟的半导体工艺。

匡国华注释,传统光模采用分立式结构,通过封装光芯片、透镜、激光器、探测器等光学无源或有源组件,现光电转换。依赖成熟的化合物半导体工艺以及组件封装测试生产线。

(AI分析)硅光模块:基于硅光子技术,利用CMOS工艺将光学元器件集成在单片硅芯片上,实现光信号与电信号的深度融合,核心是“以光代电”。

匡国华注释,

传统光模块与硅光集成模块,核心都是“以光代电”,实现光信号在光纤中的低损耗传输,来替代同轴电缆的传输。以光代电不是硅光集成的特殊之处。

硅光子技术利用CMOS工艺将光学元器件集成在硅上,但不是我们所理解的“单片硅芯片”,有些光模块里边有一片硅光芯片,有些光模块里边有两片硅光芯片。

性能优势

(AI分析)硅光模块高速率:硅光模块通过集成化设计,支持更高带宽(如400G、800G及以上),更适合高速数据中心和AI算力需求。

匡国华注释,传统封装的EML其实带宽很大的,硅光集成支持更多通道的应用,而非更高带宽。

EML的带宽现在可以实现110GHz,调制224Gbps或448Gbps的信号,用于800G、1.6T光模块。

硅光集成的带宽50-70GHz,调制112Gbps或224Gbps的信号,目前很难实现448Gbps的大带宽信号的调制。

(AI分析)硅光模块低功耗:硅光芯片集成度高,减少了离散组件间的互连损耗,功耗比传统光模块降低约40%。

匡国华注释,no,no,no,传统光学封装的光学损耗是很低的,这是传统光学的优势啊。硅光集成内部的光学波导损耗挺大的,这一直是硅光集成在光模块应用过程中备受质疑的一个光学指标啊。

Y10T325 硅光调制器的损耗很大,都损耗在哪里了?

硅光集成,尤其是driver芯片与TIA芯片与硅光集成芯片的3D封装,降低了电信号的射频损耗,提高了带宽。

硅光模块的低功耗是一个“可能存在”的优势,但是在具体场景里才具有的降低功耗的特点,如硅光CPO光模块比传统光模块的功耗更低,而不是所有的硅光模块都有低功耗的特点。

(AI分析)硅光模块小型化:硅光模块体积更小,便于高密度部署,适用于空间受限的场景。

匡国华注释, 部分赞同。需要考虑与谁来对比。

如果用16通道的EML封装的空间与16通道集成的硅光芯片而言,硅光芯片的体积更小。

如果用16通道的VCSEL阵列或LED阵列,与硅光集成相比,硅光芯片的尺寸并不小。

成本与制造

(AI分析)传统光模块:制造工艺成熟,但封装工序复杂,依赖人工对准耦合,成本较高。

(AI分析)硅光模块:芯片集成度高,减少了组件数量和封装步骤,降低了材料和人工成本。在400G及以上速率场景,成本优势更明显。

匡国华注释: 部分赞同,传统光模块在模块车间的封装测试的生产成本较高,主要原因是人工耦合的时间非常长,工序很多。

硅光模块的封装测试成本也不低,虽然耦合的工序较少,但耦合的时间依然很长,原因在硅光芯片需要高精度耦合。这一块的封装测试成本正在随着硅光方案的逐步产业化,不断的突破,降低耦合精度,降低生产成本。

针对硅光芯片的光纤FAU的光学耦合工艺,产业多个厂家展开各种研究,目的都在期待未来可降低硅光芯片的封装耦合成本。

Y11T226 藤仓:用于CPO基于透镜耦合的可插拔FAU光接口案例

Y11T222 Intel CPO超薄可插拔光接口案例

Y11T219 博通CPO可插拔FAU的上下盖结构

Y11T217 讯芸:硅光CPO引擎可插拔光接口

Y11T215 上诠FOCI:硅光芯片垂直耦合的FAU另两个案例

Y11T193 古河:用于CPO的小型化耐回流焊的磁吸扩束光连接器

市场现状

(AI分析)传统光模块:仍是当前市场主流,占据大部分份额,技术成熟度高,产业链完善。

(AI分析)硅光模块:处于快速发展期,市场份额逐步提升。

匡国华注释:赞同。

(AI分析)总结:硅光模块在高速率、低功耗、小型化和成本控制方面优势显著,是下一代光通信技术的重要发展方向。随着AI算力和数据中心需求的增长,硅光模块有望在高速率场景中逐步替代传统光模块,但短期内传统光模块仍占据主导地位。

匡国华注释:硅光模块在高集成度与小型化方面具有显著优势,具有潜在的低成本趋势。是光通信技术的重要发展方向,但不是唯一的发展方向。

硅光模块在AI算力与数据中心的应用场景中,有望获得一部分市场份额,但不会“替代”传统光模块。

硅光模块与传统光模块在未来是并存的关系。

举一点点例子,来说明一下硅光模块与传统模块的对比。

早期的2.5G、10G的以太网光模块,光学封装还是比较复杂的。比如发射端TOSA对激光器的封装,将激光器封装在气密的TO内部,再层层组装成TOSA。

激光器的芯片是数百个μm的尺寸,TOSA则是厘米级别,把TOSA做的很大,其实是方便与光纤的活动连接器做对准。



2.png



3.png



4.png



从上述的结构,可以看到传统光模块利用分立元器件组装的繁琐过程。但其实封测成本并不高,整个产业进入大规模制造的熟练工的流水线工作。

后来的40G、100G的以太网光模块,通常需要4个通道,如CWDM4的光模块内部,有透镜、合分波元件如Zblock,DFB激光器芯片....,这些器件的封装有些采用mini TOSA,有些采用COC等工艺。比2.5G、10G的传统模块要复杂些,但也叫做传统光模块。



5.png



400G的FR4的光模块,一般就选择的EML激光器做发射端光学封装



6.png



放大EML前端。



7.png



40G、100G、400G光模块的接收端,传统光模块的封装相对发射端而言,要容易一些。很多生产线的工艺可以共用。



8.png



800G、1.6T的高速光模块,如果采用传统封装工艺,一部分信号就更加复杂。



9.png



因为空间不够,就有了很多的光路转折的工艺。原本的ZBlock的空间光学也需要倍增,如果用于OCS的光交换场景,还需要考虑小型环形器设计。

~~,我这是举了一个光路较为复杂的案例,不是所有传统光模块都需要这么多的棱镜组啊。



10.png



11.png



传统的空间光学的封装,要想实现光路的转折,需要各种的反射片的角度设计,常见的45°、13°、32°的反射角度来选择光路转折。



12.png



如果采用集成光学,利用波导来实现管路的转折,非常非常的容易。



13.png



800G、1.6T的高速光模块,很多案例是需要8个EML芯片+8个探测器芯片,探测器容易做,EML封装要求更高一些。



14.png



EML的作用是信号调制。



15.png



用硅光集成(或者铌酸锂集成,Inp集成,都可以),就可以集成光路的转折平移(替代潜望镜),合分波设计(替代ZBlock),信号的调制(替代EML)。



16.png



硅光集成对于单通道的早期传统光模块,四通道的传统光模块,优势还不算特别明显。但对于8通道、16通道、64通道的应用而言,就有了集成的优势。

硅光集成,有些厂家只选发射端的集成,原因在于接收端虽然可以集成,但损耗很大。

接收端用传统方案来做,反而光学损耗更小,灵敏度更高。

Y10T332 为何有些厂家只选硅光Tx, 不选硅光集成Rx

这就解释了刚才我不赞同AI给出硅光优势具有“低损耗”的那个分析思路。



17.png



硅光集成芯片可以集成调制器或者探测器,也可以集成激光器,但硅本身不发光,如果要集成激光器,工艺难度很大,且对失效率的要求很苛刻。

Y11T182 Intel再谈硅光集成激光器的可靠性FIT

所以,即使是硅光集成了发射端的调制器和接收端的探测器,很多厂家会选择不集成激光器,通过一个传统工艺封装的CW激光器组件,提供硅光集成光源即可。

传统工艺的CW激光器,与硅光集成的调制器与探测器的两个案例。



18.png



19.png



硅光集成也可以用于相干模块,实现更高的集成度。



20.png

联系我们

  • 电话:181-4051-7646
  • QQ:769432720
  • 邮箱:flexfan@whopfm.com
  • 地址:武汉市东湖高新区光谷科技港5-603
2019 All Rights Reserved 版权所有·菲魅(武汉)通信技术有限公司 鄂ICP备17023904号-1 鄂ICP备17023904号-2 鄂ICP备17023904号-3