1. Estat actual i força motriu del desenvolupament de la indústria del mòdul òptic
Com a component principal del sistema de comunicació òptica, el mòdul òptic emprèn la funció clau de la conversió de senyal fotoelèctric. El seu desenvolupament es beneficia directament de la demanda explosiva en camps com ara 5G, Cloud Computing, Potència informàtica de la IA i centres de dades. Segons els informes de la indústria, es preveu que la mida del mercat de mòduls òptics globals passi d’11 mil milions de dòlars americans el 2022 a més de 20 mil milions de dòlars americans el 2027, amb una taxa de creixement compost anual superior al 10%. Com a un dels mercats de consum més grans del món, la mida del mercat de la Xina ha arribat a $ {{6} mil milions el 2022, i la taxa de creixement en els propers cinc anys pot arribar a superar el 15%, superant amb escreix la mitjana global.
Força motriu principal:
Suggeriment de la demanda de potència informàtica: AI La formació i el raonament de l'AI van plantejar requisits més elevats per a la transmissió de dades d'alta velocitat, promovent la implementació accelerada de mòduls d'alta velocitat, com ara 800G i 1,6T.
Expansió del centre de dades: la construcció global del centre de dades ultra-gran a escala (com el projecte "East Data West Computing") impulsa la demanda de mòduls òptics d'alta densitat i de baixa potència.
Aprofundiment de la xarxa 5G: les xarxes de base de base 5G Fronthaul/Midhaul/Backhaul es basen en mòduls òptics de baixa latència.
Silicon Photonics Technology Breakthrough: Silicon Photonics Technology s’ha convertit en la direcció principal de la propera generació de mòduls òptics a través de la seva integració i avantatges de baix cost.
2. Models de mòduls òptics principals i escenaris d'aplicació
Els models de mòduls òptics es divideixen segons la velocitat, els envasos, la distància de transmissió i altres dimensions, i diferents especificacions s’adapten a diversos requisits d’escenari:
1. Dividit per velocitat
Mòdul 100G/200G:
Escenaris d’aplicació: Estació base 5G Midhaul/Backhaul, Xarxa d’àrea metropolitana, interconnexió del centre de dades a nivell d’empresa.
Característiques tècniques: suporta la transmissió 10-80 KM, adopta els envasos QSFP28, és compatible amb la tecnologia CWDM/DWDM i compleix els requisits de l'amplada de banda mitjana.
Models representatius: 100g QSFP28 LR4 (10km), 100g QSFP28 ER4 (40 km).
Mòdul 400G:
Escenaris d'aplicació: interconnexió interna de grans centres de dades (com l'arquitectura de longitud), la transmissió a curt termini de clústers de formació d'AI.
Característiques tècniques: principalment utilitzant QSFP-DD o Packaging OSFP, que suporta fibra òptica de mode únic/multimode, consum de potència inferior a 9W (Silicon Photonics Solutions té avantatges significatius).
Models representatius: 400g QSFP-DD DR4 (500m), 400G OSFP LR8 (10 km).
Mòdul 800G:
Escenaris d’aplicació: Centre d’informàtica AI Interconnexió GPU, xarxa de columna vertebral de centre de dades ultra-gran.
Característiques tècniques: Silicon Photonics Technology, integrat de 200g d'ona integrada de 200g, admet la tecnologia LPO (Linear Direct Drive) per reduir el consum d'energia i s'adapta a l'arquitectura CPO (co-paquet).
Models representatius: 800G OSFP DR8 (500m), 800G OSFP 2 × FR4 (2 km).
Mòdul 1.6t/3.2T (tendència futura):
Escenaris d'aplicacions: clústers informàtics d'AI de nova generació, interconnexió de llarga durada (DCI) entre centres de dades.
Característiques tècniques: Photonics de silici combinats amb la tecnologia de modulació de niobat de liti de pel·lícula fina, admet taxes de longitud d’ona de més de 200G, compatibles amb solucions CPO i LPO, i s’espera que estigui disponible comercialment a gran escala després del 2026.
2. Classificació per tipus de paquet
SFP/SFP+: s’adapta a les tarifes inferiors a 10G i s’utilitza àmpliament a la capa d’accés de les xarxes empresarials.
QSFP/QSFP28: se centra en el mercat 40G/100G i és adequat per a connexions dins dels bastidors del centre de dades.
QSFP-DD/OSFP: suporta tarifes altes 400G/800G, compleix els requisits de cablejat d’alta densitat i és la solució principal per als centres de dades d’AI.
3. Classificació per mode de transmissió
Mòdul multimode (longitud d'ona de 850 nm): curta distància (<2km) scenarios, such as interconnection between computer rooms in data centers.
Mòdul de mode únic (longitud d'ona 1310/1550Nm): escenaris de llarga distància (10-200 km), com ara xarxes de columna vertebral de telecomunicacions i transmissió del centre de dades creuades.
Iii. Tendències i reptes tecnològics futurs
Direcció de l'evolució tecnològica:
Integració fotònica de silici: Intel, Zhongji Xuchuan i altres fabricants tenen mòduls fotònics de silici de 800g produïts en massa i els xips de 1,6 T han entrat a la fase de verificació.
Gestió intel·ligent: funcions integrades d’autodiagnòstic i advertència de falles per millorar l’eficiència del funcionament i el manteniment de la xarxa.
Disseny de baixa potència: la tecnologia LPO pot reduir el consum d'energia en un 30%i la solució CPO redueix encara més la pèrdua de senyal elèctrica.
Reptes de la indústria:
Localització de xip: xips òptics d’alta velocitat per sobre dels 25G encara es basen en les importacions, i empreses domèstiques com components òptics i tecnologia de Yuanjie estan accelerant els avenços.
Unificació estàndard: els protocols d'embalatge i interfície de mòduls 800G/1.6T requereixen col·laboració global.
Iv. Conclusió
La indústria del mòdul òptic es troba en les ones dobles de "Speed Revolution" i "Technology Iteration". A curt termini, els mòduls 800G dominaran la infraestructura informàtica de la IA; A mitjà i llarg termini, els models de 1,6T i superior, la fotònica de silici i la integració de la tecnologia CPO es convertiran en les altures comandants. Amb els avantatges del cost i la velocitat de resposta, es preveu que les empreses xineses amplien encara més la seva quota en el mercat d’alta velocitat, però han de continuar passant pel coll d’ampolla de tecnologia bàsica per fer front a la competència internacional.
Referències: Informes de la indústria, papers blancs tècnics, anàlisi del mercat.