光通信前景如何?能详细说说吗
100G光模块仍是主力,价格承压但需求持续增长。
100G数字光模块的规格很多,其中PSM4和CWDM4占了很大比重。100G光模块有很多种。按通道数分,有4x25G四路光模块和1x100G单路光模块。如果按封装方式分类,有QSFP28、CFP4等光模块产品。根据是否采用波分复用技术,有PSM4光模块和CWDM4光模块。根据应用场景的传输距离,有SR4、LR4等光模块产品。但目前根据产业链研究的结果,在整个100G光模块市场中,100G PSM4和100G CWDM4光模块所占的比重最大,占到了近三分之二。由于CWDM4能显著节约光纤资源,因此更受下游客户青睐,约占45%。
100G DR1/FR1光模块市场超预期,未来在数据通信领域战略意义重大。
100G DR1/FR1光模块采用单通道100G模式,1310nm波长EML激光器替代传统的25G DFB激光器实现50G带宽,加入DSP实现高精度PAM4调制,从而实现100G。目前由于25G DFB芯片和相应的驱动、TIA等电学芯片相对成熟,成本相对较低,而EML和DSP目前成本相对较高,100G DR1/FR1光模块的价格相对于100G CWDM4没有竞争优势。根据产业链调查,100G DR1/FR1的市场规模预计在2021年达到200万。虽然暂时在成本上没有优势,但战略意义重大,主要体现在以下三点:
目前,100G DR1/FR1可替代2km以下所有不同方案的100G QSFP28系列光模块产品,兼容性极佳,简单升级后可替代100G LR4光模块产品与10km级别(电气方案不变)。
由于DR1/FR1只采用单通道,所以整体成本低于四通道。随着EML和DSP芯片的逐渐成熟,价格下降到一定程度,100G DR1/FR1将成为性价比最高的产品;
DR1/FR1可以通过Breakout方案直接互联100G和400G的传输系统,简单,成本低。
100G光模块价格压力大,未来降本增效意义重大。
降成本的主要动力是芯片,国产替代稳步推进。光模块的核心部件包括光芯片、电芯片和光无源器件。在100G光学模块中,光学芯片包括发射器处的激光器(LD)、监测检测器(MPD)和接收器处的光电检测器(PD)。电子芯片包括发送端的时钟同步恢复(CDR)、驱动器、接收端的CDR、跨阻放大器(TIA)、电源控制芯片和MCU。光电芯片的成本平均占总成本的50%左右,对光模块的成本影响很大。目前25G光芯片可以部分替代国产,电芯片部分产品已经研发成功。如果后续芯片能完全用国产替代,100G光模块的成本会进一步降低。
200G光模块的需求已经超出市场预期,高性价比是重要选项。
200G光模块具有优异的性价比,是数据中心速度升级路径上的重要产品。200G光模块的传输速率在100G到400G之间,因此被认为是一种过渡性的光模块产品。目前市场上部分客户采用100G-200G光模块的升级方案。虽然错过了100G-400g直接升级的最短路径,但是200G的产业链更加成熟,基于100G光模块的设计改动更小,是一款性价比非常高的产品。
200G光模块的主流方案:QSFP-DD和QSFP56。
200G QSFP-DD封装,即8x25G结构,25G带宽DML激光器,单通道25G NRZ调制方案;200G QSFP56封装模式,即采用4x50G结构,调制方案为PAM4模式。
全系列200G光模块可广泛应用于各种场景,市场空间广阔。除了技术方案不同,200G光模块按照传输距离可以分为SR、DR、FR、LR等。用于数据中心,主要是SR和FR光模块产品。虽然400G光模块已经大规模出货,但是200G光模块的市场依然广阔。产业链调查显示,今年200G光模块总需求量在1万-1.5万之间,超出市场预期,明年需求量将超过200万。
400G光模块市场持续火爆。
400G光模块是数据中心速度升级的重要光互联产品之一。随着5G建设的逐步实施,云计算需求日益旺盛,物联网设备的指数级增长将带来数据传输和计算需求的快速增长。作为新一代数字地产,数据中心是重要的数字基础设施之一。为了应对数据处理需求的爆炸式增长,数据中心也在进行速度的代际升级。机柜中的服务器和TOR交换机以10G/25G为主,正在向50G/100G过渡。目前,叶子交换机和主干交换机之间的互联,数据中心之间的互联主要是40G/100G,正在向400G过渡。
400G光模块因其种类和应用场景的多样性,在数据中心得到了广泛的应用。
400G和100G光模块一样,根据距离远近和是否采用WDM,可以分为各种光模块产品。同时,400G根据封装方式可分为QSFP-DD和OSFP两种方案。QSFP-DD封装方案相对较小,而OSFP封装方案较大,但散热相对较好。电端口方面,目前400G光模块全部采用8x50G电信号传输方案;光口方面,主要分为8x50G和4x100G两种方案,对应的产品分别是SR8/DR8/FR8和SR4/DR4/FR4系列光模块。在8x50G光口方案中,光口侧和电口侧的信号速度相同,都是8x50G PAM4信号。因此,光模块中的时钟恢复只需要CDR。在4x100G方案中,光口侧的信号速度是电口侧的两倍,为4x100G PAM4信号。所以需要齿轮箱将两路电信号复用成一路,然后调制成光进行光电转换成为一路光信号。
400G光模块技术门槛较高,国内厂商处于领先地位。
100G光模块在技术方案、工艺积累、产业链完备性等方面都非常成熟,所以进入门槛比较低,涌入了很多光模块厂商,对产品价格造成了很大冲击。400G光模块在电路、光路、固件、生产良率、可靠性等方面都有较高的门槛,所以目前市场上能够大批量供货的光模块厂商并不多。另一方面,400G光模块是数据中心的下一代产品,处于代际升级初期,未来市场空间广阔。国内厂商在400G光模块时代处于世界领先地位,先发优势有助于提高利润质量,并在此基础上进行800G等更高速产品的研发。
800G光模块的R&D窗口已经到来,将成为下一个主战场。
800G光模块的技术方案包括2x400G和8x100G,封装方式与400G类似,包括OSFP和QSFP DD800。OSFP封装模式主要由OSFPMSA组织定义,该组织发布了800G光模块4.0版规范文档。QSFP DD800封装方法由QSFP DD800 MSA组织定义,已经发布了1.0版本的规范文档。2x400G方案和8x100G方案的电口和光口速度都是100Gbps。主要区别在于使用的波长和相应的光学接口。2x400G采用LWDM84波长,光接口为2xCS。如果8x100G是DR,则采用1365438+。
相干光模组的规模效应降低了成本,下沉到多个应用场景,OpenZR+优势明显。
相干光模块起初适用于传输距离大于1000km的骨干网,之后逐渐下沉到传输距离为100 km至1000km的城域网、传输距离小于100km的边缘接入网、80 ~ 120 km的数据中心互联区域(DCI)。随着相干光模块的大规模量产,成本不断下降,将在5G接入网等需求更大的市场得到广泛应用。目前400G相干光模组有三个标准,分别是400GZR、OpenROADM和OpenZR+。其中,OpenZR+结合了400GZR和OpenROADM的优势,应用范围更广,面向城域网、骨干网、DCI和电信运营商,可以支持多个供应商的互操作。