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產業分析》光通訊產業 朝矽光等級推進

2021/09/28 09:10

包括博通在內,較具規模的網通設備廠商,自去年下半年以來,多積極開發與推出自有矽光產品。(路透)

〔財經頻道/綜合報導〕晶片的升級是驅動數據中心網絡升級的核心因素,交換器晶片性能的提升是帶動光通訊連接埠升級的關鍵,受益於摩爾定律的工藝升級和晶片架構的優化,市場領導者博通(Broadcom)的網路交換器晶片保持每2年交換容量翻倍的能力,剛好滿足資料中心頻寬每2至3年翻倍的規律,因此對光通訊模組的需求也在同步增加。而光通訊頻寬的增加不僅取決於數據晶片,也對廠商在光波導、精密耦合、生產良率方面亦有越來越高的需求。

國泰期貨在報告中表示,資料中心的光通訊接連著平均3至4年進行升級,全球數據流量的爆增和雲端化發展是背後動機。交換機晶片交換處理量等於每一埠的傳輸速度乘上埠數總量,當速度翻倍時,需要相應的伺服器網卡晶片和頂層(Top of Rack,TOR)交換機晶片升級,而相應的Leaf、Spine交換器埠速度通常爲單埠的4倍或8倍。

國泰期貨指出,矽光(Silicon Photonics)產品將在800G時代擁有重要地位,帶來晶片和封裝的一系列規格變化。對於傳統光學次模組(Optical Subassembly,OSA)或盒型封裝(Box Type)的光模組而言,當頻寬高達800Gbps,並行封裝方式難以解決雷射二極體發熱產生的高溫和功耗問題,同時高達8或16通道產品的生產良率較標準型4通道為低。

矽光模組則採用連續波長側面源半導體雷射器(Continuous-wave Distributed Feedback Laser,CW-DFB)的大功率光源,將波導、探測器、Driver、TIA等集成在光引擎晶片中,通過特殊的鍵合技術與光源耦合,再和數位訊號處理器(DSP)相連,相比於傳統方案,更高階的封裝技術,使矽光晶片能做到更小體積、更低功耗,待生產良
率提升後,成本得以大幅下滑,以上優點促使光通訊廠商加速這類方案的開發。

國泰期貨表示,在熱插拔(Pluggable Transceiver)的光通訊產品往矽光等級演進同時,共同封裝光模組(Co-packaged Optics,CPO)則為外部傳輸延伸至交換器內部的協助角色,以光引擎的形式直接封裝在交換器的ASIC晶片附近。CPO能增加交換機埠的密度,由於不再需要連接PCB上的銅線和面板上的光模組,減少了中間傳輸距離,整體功耗得以再度降低,信號延遲也隨之減少。

報告指出,由於高速光通訊模組在資料中心的網通設備投資仍低,即使因導入高規格新品使成本佔比逐漸提升,仍不會對整體營運成本帶來龐大負擔,但因光通訊產品本身成本下降不如摩爾定律下的純矽製程快,在高階矽光產品尚未成熟前,雲端業者與網路設備商仍以新舊並存的方式部署舊有交換器和傳統光通訊模組,同時也是博通、英特爾(Intel)、思科(Cisco)、輝達(Nvidia)等市場主流廠商發展的重點。

國泰期貨也提到,過往各大光通訊廠商多未著墨於矽光產品,唯有英特爾與台灣光通上游磊晶廠聯亞合作多年,原冀望於100G產品世代即可取得市佔,但光通訊產品價格滑落速度快於預期,且100G產品封裝技術已逐漸成熟,使英特爾的矽光計劃沒有了明顯成本優勢。

報告表示,2020下半年至2021上半年較具規模的網通設備廠商多積極開發與推出自有矽光產品,從思科2019 年併購了Luxtera、2021 年初再買Acacia,邁威爾(Marvell)於 2020 年併購了Inphi,博通也在今年初發表了自有的矽光產品, 對於高階網路交換器中的CPO產品測試與開發需求日益增加,亦往800G產品邁進,過去與客戶合作多年的台灣網通代工廠可望受惠未來新產品的導入,同時提高了眾多美系客戶的互動黏稠度。

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