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        2019年數(shù)據(jù)中心光模塊銷量將超過5000萬只，市場規(guī)模有望在2021年達到49億美元，以上所有的數(shù)據(jù)都表明光模塊市場正面臨一個巨大的機遇。而如何抓住機遇，關(guān)鍵點在于技術(shù)革新，那么今天就來與大家探討一下光模塊市場的技術(shù)革新趨勢。

市場對光模塊的要求

首先，我們都知道市場對數(shù)據(jù)中心光模塊的要求可以歸納為以下6點：

? 低價格：數(shù)據(jù)中心大量使用光模塊的基礎，也是推動數(shù)據(jù)中心發(fā)展的動力；

? 低功耗：順應人類綠色發(fā)展的理念，在保護環(huán)境的前提下推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展；

? 高速率：滿足日益增長的云計算，大數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)通信的要求；

? 高密度：提高單位空間內(nèi)光傳輸信道的數(shù)量，達到提高數(shù)據(jù)傳輸容量的目的；

? 短周期：近期數(shù)據(jù)通信急速發(fā)展的特征，一般生命周期為3-5年；

? 窄溫度：數(shù)據(jù)中心光模塊的應用都是在有溫濕度控制的室內(nèi)，因此有人提議工作溫度可定義成15度到55度之間比較窄的溫度范圍 -- 這是一種量體裁衣的合理做法。

通過分析上面的六點要求，我們可以得知光模塊市場具有積極開放，歡迎導入新技術(shù)的特征，以及探討新標準及應用條件的氛圍。同時數(shù)據(jù)中心光模塊市場是一個根據(jù)實際要求，合理地定義光模塊壽命及工作條件，充分優(yōu)化光模塊性價比的市場。這一切為數(shù)據(jù)中心光模塊技術(shù)的發(fā)展提供了絕好的條件。

技術(shù)趨勢一：實現(xiàn)非氣密性封裝

    由于光組件（OSA）的成本占光模塊成本的60%以上，而光芯片降成本的空間已越來越小，所以最有可能降低成本的是封裝成本。在保證光模塊性能及可靠性的同時，推動封裝技術(shù)從比較昂貴的氣密封裝走向低成本的非氣密封裝成為關(guān)鍵。

    非氣密封裝需要在保證光器件自身非氣密性的前提下，同時進行光組件設計的優(yōu)化，封裝材料以及工藝的改進等。其中以光器件（特別是激光器）的非氣密化最為挑戰(zhàn)。如果激光器件實現(xiàn)了非氣密化，昂貴的氣密封裝的確就不需要了。可喜的是，近年來行業(yè)內(nèi)已有公開宣稱自己的激光器可以適用于非氣密應用的廠商。縱觀現(xiàn)在大量出貨的數(shù)據(jù)中心光模塊，多是以非氣密封裝為主。看來非氣密封裝技術(shù)已經(jīng)很好地被數(shù)據(jù)中心光模塊業(yè)界及客戶接受。

技術(shù)趨勢二：混合集成技術(shù)成為現(xiàn)實

    混合集成技術(shù)通常是指將不同材料集成在一起。也有將部分自由空間光學和部分集成光學的構(gòu)造叫做混合集成。在多通道，高速率，低功耗需求的驅(qū)動下，要求相同容積的光模塊所能提供的數(shù)據(jù)傳輸量越大越好，所以光子集成技術(shù)漸漸地成為現(xiàn)實。

    光子集成技術(shù)的意義也比較廣泛：比如說基于硅基的集成（平面光波導混合集成，硅光等），基于磷化銦的集成等。典型的混合集成是將有源光器件（激光器，探測器等）集成到具有光路連接或者其他一些無源功能（分合波器等）的基板上（平面光波導，硅光等）。混合集成技術(shù)可以將光組件做得很緊湊，順應光模塊小型化趨勢，方便使用成熟自動化IC封裝工藝，有利于大量生產(chǎn)，是近期數(shù)據(jù)中心用光模塊行之有效技術(shù)的方法。

技術(shù)趨勢三：倒裝焊技術(shù)趨于成熟

倒裝焊是從IC封裝產(chǎn)業(yè)而來的一種高密度芯片互聯(lián)技術(shù)。在光模塊速率突飛猛進的今天，縮短芯片之間的互聯(lián)是一個有效的選項。通過金-金焊或者共晶焊將光芯片直接倒裝焊到基板上，比金線鍵合的高頻效果要好得多（距離短，電阻小等）。另外對于激光器來說，由于有源區(qū)靠近焊點，激光器產(chǎn)生的熱比較容易從焊點傳到基板上，對于提高激光器在高溫時的效率有很大幫助。因為倒裝焊是IC封裝產(chǎn)業(yè)的成熟技術(shù)，已經(jīng)有很多種用于IC封裝的商用自動倒裝焊機。光組件因為需要光路耦合，因此對精度要求很高。這幾年光組件加工用高精度倒裝焊機十分搶眼，許多情況下已經(jīng)實現(xiàn)無源對光，極大地提高了生產(chǎn)力。因為倒裝焊（也叫自動邦定貼片）機具有高精度，高效率，高品質(zhì)等特點，倒裝焊技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心光模塊業(yè)界的一種重要工藝。

技術(shù)趨勢四：COB技術(shù)大量采用

        COB（Chip On Board）技術(shù)就是通過膠貼片工藝（epoxy die bonding）先將芯片或光組件固定在PCB上，然后金線鍵合（wirebonding）進行電氣連接，最后頂部滴灌膠封。這種非氣密封裝工藝的好處是可以使用自動化。比如說光組件通過倒裝焊等混合集成以后，可以看成是一個“芯片”。然后再采用COB技術(shù)將其固定在PCB上。目前COB技術(shù)已經(jīng)得到大量采用，特別是在短距離數(shù)據(jù)通信使用VCSEL陣列的情況。集成度高的硅光也可以使用COB技術(shù)來進行封裝。

技術(shù)趨勢五：硅光技術(shù)的應用

        首先，硅光技術(shù)的走向?qū)枪怆娂桑?/span>OEIC：Opto-Electric Integrated Circuits），也就是將目前分離光電轉(zhuǎn)換（光模塊）變成光電集成中的局部光電轉(zhuǎn)換，更進一步推動系統(tǒng)的集成化。不可否認，硅光技術(shù)可以實現(xiàn)很多功能，但目前比較耀眼的還是硅調(diào)制器。而硅光技術(shù)之所以難以進入光模塊市場，有以下3種原因：

? 硅光技術(shù)需要巨大的前期投入，這一點是很重要的限制因素。

? 在100G速率，傳統(tǒng)光模塊已經(jīng)做得十分成功，硅光要大量進入不太容易。

? 硅光的大量應用也取決于業(yè)界對技術(shù)的開放與接受程度。

同時硅光技術(shù)也有以下3種技術(shù)優(yōu)勢：

? 由于數(shù)據(jù)中心光模塊市場大量需求集中在2公里以內(nèi)，加之低成本、高速率、高密度等的強烈要求，比較適合硅光的大量應用。

? 在200G，400G以上速率，由于傳統(tǒng)直接調(diào)制式已經(jīng)接近帶寬的極限，EML的成本又比較高，對硅光來說將會是一個很好的機會。

? 如果在制定標準或協(xié)議時考慮到硅光的特點，在滿足傳輸條件的前提下放松一些指標（波長，消光比等），這將會極大地促進硅光的應用。

因此，如果硅光技術(shù)最終能克服限制因素，成功融合到光模塊之中，無疑將會推動光模塊技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)趨勢六：板載光學的應用

如果說OEIC是究極的光電集成方案，板載光學則是介于OEIC和光模塊之間的一項技術(shù)。板載光學將光電轉(zhuǎn)換功能從面板搬到主板處理器或者關(guān)聯(lián)電芯片之旁。因為節(jié)省空間而提高了密度，也減少高頻信號的走線距離，從而降低功耗。

                    板載光學最開始主要是集中在采用VCSEL陣列的短距離多模光纖中，然而最近也有采用硅光技術(shù)在單模光纖里的方案。除了單純光電轉(zhuǎn)換功能的構(gòu)成以外，也有將光電轉(zhuǎn)換功能（I/O）和關(guān)聯(lián)電芯片（processing）封裝在一起的形式（Co-package）。板載光學雖具有高密度的優(yōu)點，但制造，安裝，維護成本還較高，目前多是應用在超算領域。相信隨著技術(shù)的發(fā)展及市場的需要，板載光學也會逐漸進入到數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)領域內(nèi)來。