تجزیه و تحلیل چشم انداز توسعه ماژول های نوری و سناریوهای کاربردی مدل های مختلف

1. وضعیت فعلی و نیروی محرک توسعه صنعت ماژول نوری
به عنوان مؤلفه اصلی سیستم ارتباطی نوری ، ماژول نوری عملکرد کلیدی تبدیل سیگنال فوتوالکتریک را انجام می دهد. توسعه آن به طور مستقیم از تقاضای انفجاری در زمینه هایی مانند 5G ، Cloud Computing ، قدرت محاسبات هوش مصنوعی و مراکز داده بهره می برد. براساس گزارش های صنعت ، انتظار می رود اندازه بازار جهانی ماژول نوری از 11 میلیارد دلار در سال 2022 به بیش از 20 میلیارد دلار در سال 2027 افزایش یابد و نرخ رشد سالانه بیش از 10 ٪ باشد. به عنوان یکی از بزرگترین بازارهای مصرف کننده جهان ، اندازه بازار چین در سال 2022 {6}}} $ به آمریکا رسیده است و نرخ رشد در پنج سال آینده ممکن است به بیش از 15 ٪ برسد ، بسیار بیش از میانگین جهانی.

نیروی محرک اصلی:

افزایش تقاضای برق محاسبات: آموزش و استدلال مدل بزرگ AI الزامات بالاتری را برای انتقال داده های با سرعت بالا ارائه می دهد و اجرای شتاب ماژول های با سرعت بالا مانند 800G و 1.6T را ترویج می کند.

گسترش مرکز داده ها: ساخت و ساز مرکز داده های جهانی در مقیاس فوق العاده بزرگ (مانند پروژه "محاسبات Data Data West") تقاضا برای ماژول های نوری با چگالی بالا و کم مصرف را هدایت می کند.
تعمیق شبکه 5G: ایستگاه پایه 5G Fronthaul/Midhaul/Backhaul به ماژول های نوری با پهنای باند بالا و کم.
دستیابی به موفقیت فناوری Photonics Silicon: فناوری فوتونیک سیلیکون از طریق ادغام و مزایای کم هزینه آن به جهت اصلی نسل بعدی ماژول های نوری تبدیل شده است.
2 مدل های ماژول نوری جریان اصلی و سناریوهای کاربردی
مدل های ماژول نوری با توجه به سرعت ، بسته بندی ، فاصله انتقال و ابعاد دیگر تقسیم می شوند و مشخصات مختلف با الزامات مختلف سناریو سازگار است:

1 تقسیم بر سرعت
ماژول 100G/200G:

سناریوهای برنامه: ایستگاه پایه 5G Midhaul/Backhaul ، شبکه منطقه کلانشهر ، اتصال مرکز داده در سطح شرکت.
ویژگی های فنی: از انتقال {0}}} KM پشتیبانی می کند ، بسته بندی QSFP28 را اتخاذ می کند ، با فناوری CWDM/DWDM سازگار است و نیازهای پهنای باند را برآورده می کند.
مدل های نماینده: 100G QSFP28 LR4 (10 کیلومتر) ، 100G QSFP28 ER4 (40 کیلومتر).
ماژول 400 گرم:

سناریوهای برنامه: اتصال داخلی مراکز داده بزرگ (مانند معماری برگ ستون فقرات) ، انتقال از راه دور خوشه های آموزش AI.
ویژگی های فنی: بیشتر با استفاده از بسته بندی QSFP-DD یا OSFP ، پشتیبانی از فیبر نوری تک حالت/چند حالته ، مصرف برق کمتر از 9W (راه حل های فوتونیک سیلیکون مزایای قابل توجهی دارند).
مدل های نماینده: 400G QSFP-DD DR4 (500 متر) ، 400G OSFP LR8 (10 کیلومتر).
ماژول 800G:

سناریوهای کاربردی: اتصال GPU مرکز محاسبات AI ، شبکه ستون فقرات مرکز داده در مقیاس فوق العاده.
ویژگی های فنی: فناوری فوتونیک سیلیکون تحت سلطه ، تراشه یکپارچه یکپارچه 200G ، از فناوری LPO (خطی مستقیم درایو) برای کاهش مصرف برق پشتیبانی می کند و با معماری CPO (بسته بندی) سازگار می شود.
مدل های نماینده: 800G OSFP DR8 (500 متر) ، 800G OSFP 2 × FR4 (2 کیلومتر).
ماژول 1.6T/3.2T (روند آینده):

سناریوهای برنامه: خوشه های محاسباتی AI نسل بعدی ، اتصال به مسافت بسیار طولانی (DCI) بین مراکز داده.
ویژگی های فنی: فوتونیک سیلیکون همراه با فن آوری مدولاسیون نیوبات لیتیوم با فیلم نازک ، از میزان طول موج بیش از 200 گرم ، سازگار با محلول های CPO و LPO پشتیبانی می کند و انتظار می رود پس از سال 2026 در مقیاس بزرگ در دسترس باشد.
2 طبقه بندی بر اساس نوع بسته
SFP/SFP+: با نرخ های زیر 10 گرم سازگار است و به طور گسترده در لایه دسترسی شبکه های سازمانی استفاده می شود.
QSFP/QSFP28: روی بازار 40G/100G تمرکز دارد و برای اتصالات درون قفسه های مرکز داده مناسب است.
QSFP-DD/OSFP: از نرخ های بالا 400 گرم/800 گرم پشتیبانی می کند ، نیازهای سیم کشی با چگالی بالا را برآورده می کند و راه حل اصلی برای مراکز داده هوش مصنوعی است.
3 طبقه بندی توسط حالت انتقال
ماژول چند حالته (طول موج 850 نانومتری): از راه دور (<2km) scenarios, such as interconnection between computer rooms in data centers.
ماژول تک حالت (طول موج 1310/1550nm): سناریوهای مسافت طولانی ({4}}} km) ، مانند شبکه های پشتی از راه دور و انتقال مرکز داده های متقابل.
iii روندها و چالش های فناوری آینده
جهت تکامل فناوری:

ادغام فوتونیک سیلیکون: اینتل ، ژونگجی Xuchuan و سایر تولید کنندگان دارای ماژول های فوتونیک سیلیکون 800 گرم تولید انبوه هستند و تراشه های 1.6T وارد مرحله تأیید شده اند.
مدیریت هوشمند: عملکرد خود تشخیص یکپارچه و عملکرد هشدار گسل برای بهبود عملکرد شبکه و راندمان نگهداری.
طراحی کم انرژی: فناوری LPO می تواند 30 ٪ مصرف برق را کاهش دهد و محلول CPO باعث کاهش بیشتر از بین رفتن سیگنال الکتریکی می شود.
چالش های صنعت:

بومی سازی تراشه: تراشه های نوری با سرعت بالا بالاتر از 25 گرم هنوز به واردات متکی هستند و شرکت های داخلی مانند اجزای نوری و فناوری Yuanjie در حال تسریع در پیشرفت هستند.
اتحاد استاندارد: پروتکل های بسته بندی و رابط ماژول های 800G/1.6T نیاز به همکاری جهانی دارند.
IV پایان
صنعت ماژول نوری در امواج دوگانه "انقلاب سرعت" و "تکرار فناوری" است. در کوتاه مدت ، ماژول های 800 گرم بر زیرساخت های محاسبات AI حاکم خواهند بود. در مدل های میان مدت و بلند مدت ، 1.6T و بالاتر ، فوتونیک سیلیکون و ادغام فناوری CPO به ارتفاعات فرماندهی تبدیل می شوند. با استفاده از مزایای هزینه و سرعت پاسخ ، از شرکت های چینی انتظار می رود که سهم خود را در بازار پر سرعت بیشتر گسترش دهند ، اما برای مقابله با رقابت بین المللی باید همچنان از تنگنا فناوری اصلی عبور کنند.

منابع: گزارش های صنعت ، مقالات فنی سفید ، تجزیه و تحلیل بازار.