CAICT:我国已开始400G光模块批量部署,800G应用尚处探索阶段

CAICT:我国已开始400G光模块批量部署,800G应用尚处探索阶段
2024年12月30日 15:09 C114通信网

C114讯 12月30日消息(水易)近日,中国信息通信研究院发布《信息光子技术发展与应用研究报告(2024年)》。报告指出,“信息光子”是光子学与信息科学的交叉领域,将光子作为载体,通过操控光子实现信息的获取、传递、处理和呈现。

“信息光子”横向包含光采集、光连接、光算存和光呈现四大细分领域;纵向包含核心光子芯片器件和材料、模块级产品、系统级产品,并进一步赋能上层各类业务及应用,价值链不断延伸。

其中在光连接方面,持续向高速率、大容量、多场景等方向演进。

高速率方面,早期由城域和干线电信网络引领驱动,迭代速度较慢,约10年更新一代。当前,在人工智能的驱动下,数据/智算中心互联成为最主要应用场景,市场规模约为电信网络的1.5-2倍,早期为3-4年更新一代,也是在AI影响下,迭代周期将进一步缩短。

目前,直调直检光连接当前处于800Gb/s速率,其中基于单通道100Gb/s的800Gb/s光模块基本成熟,基于单通道200Gb/s的800Gb/s、1.6Tb/s光模块加速研发,预计未来1-2年进入1.6Tb/s速率,2030年3.2Tb/s将走向规模应用。

干线网络相干光连接当前处于单波400Gb/s,预计2030年主流应用将达到单波800Gb/s,2035年后进一步向单波T+b/s挺进。同时,相干技术由干线/城域向百km及以内中短距应用下沉,预计2030年将达单波T+b/s。

另外从基础光电芯片的角度,业界将始终瞄准最少通道的技术方向,已开始向100GBd及以上光电芯片平台演进升级。同时在材料方面,III-V族、硅基光电子、薄膜铌酸锂等竞相发展,光子集成、先进封装技术也在加速演进。

大容量方面,频谱扩展是短期内提升系统容量的有效方式,在干线和城域网络中,随着单通道速率由100Gb/s提升至400Gb/s,12THz C+L即将迈入规模部署。未来5-10年将进一步通过更宽频谱拓展、空分复用系统和空芯光纤等方式实现传输容量提升。

另外,波长选择开关(WSS)、阵列光开关(OCS)等全光交换技术以大颗粒交换提升系统容量。未来2-3年,WSS将实现32维C+L波段一体化、OCS将实现300-500端口;未来5年,WSS将实现48/64维、OCS将实现1000端口。

应用场景方面,陆地光通信由电信网络、行业专网和数据中心互联等传统领域向智算/超算互联、算间互联、工业互联网等领域扩展,并进一步由陆地向空间、水下、车内、以及芯片级等范围延伸,助力构建空天地海一体化协同网络,应用领域和连接范围不断扩展。

具体而言,在空间,激光通信可为星-星、星-地之间提供高指向性、高带宽连接手段;在水下,可见光通信将成为继声波、射频之后的又一重要水下连接技术;在车内,车载光总线将成为车辆电子化、智能化连接技术极具竞争力的选择。

报告还指出,随着数据/智算中心的快速发展以及5G-A/6G持续推进,光连接需求不断增长,并逐步由模块或板卡极光互连向片间/片上光互连演进。

片间光互连以光电合封(CPO)和光输入输出(OIO)为研究热点。CPO低功耗的特性有助于数据中心绿色升级,根据博通数据CPO系统功耗相较可插拔光模块可降低50%以上,另外硅基光电子集成方案成为CPO主流路线,目前CPO产业链由交换机巨头牵引,国内外标准体系也已经初步建立。OIO是算存架构中的重要互连方案,产业链由计算巨头牵引,标准研制尚处初期。

片上光互连方面,大规模集成电路需要高密度、长距离布线,引发带宽、能耗、时延等瓶颈问题,片上光互连可支撑实现大量长距通道,若扩展至整个晶圆,则可实现晶圆级光互连网络。其研究重点包括光子器件、交换机制、拓扑结构和路由算法等,目前处于发展早期阶段。

技术演进趋势之外,报告指出,Omdia数据显示,2023年全球光连接用光器件(包含光模块及芯片)市场规模约124.07亿美元,在数据/智算中心互联等需求驱动下,2024年市场规模将显著增长。

从区域分布来看,市场增长动力主要来源于北美,谷歌、英伟达在人工智能集群中已规模部署800Gb/s光模块、即将迈入1.6Tb/s时代;亚马逊、Meta即将部署800Gb/s光模块。我国已开始400Gb/s光模块批量部署,800Gb/s应用尚处探索阶段。在全球光模块器件企业市场份额方面,我国企业与美国平分秋色,多家企业位列全球TOP10。

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