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          阿里云李淼峰:硅光將率先在數據中心產業化落地,需要持續優化功耗

          1月12日消息(水易)今日,由CIOE中國光博會與C114通信網聯合推出的大型研討會系列活動——“2023中國光通信高質量發展論壇”拉開帷幕。首場“硅光技術研討會”上,阿里巴巴高級技術專家李淼峰分享了數據中心硅光芯片的演進和迭代路徑。

          硅光率先在數據中心光模塊產業化落地

          李淼峰介紹,從國外專家的分析看,硅光可以在光模塊、5G無線、自動駕駛激光雷達、生物傳感、量子等方面得到應用,不過目前只有光模塊已經對傳統技術有了一定的優勢,可以相互競爭,其他方向還有待技術成熟。

          從市場前景看,根據Yole的報告,預計到2025年硅光市場規模將達到39億美元,其中應用于數據中心的就達到36億美元。另外一份來自LightCounting的報告顯示,在數據中心市場,硅光模塊到2025年將占據接近一半市場,到2027年將全面超越。

          這足以說明產業界對硅光在數據中心模塊市場的成功寄予厚望。據悉,目前英特爾的光模塊預計出貨量超過500萬只。

          “數據中心光模塊是硅光技術短期內可以產業化落地的最大市場。”在李淼峰看來“能在產業化中跑贏的技術一定是低成本且可以成熟批量生產,對于數據中心客戶而言,成本永遠是第一關注點。”

          對于可插拔模塊的演進路徑,李淼峰表示,400G、800G甚至1.6T的時代,可插拔硅光模塊仍將是主導性產品,因為有成熟的產業鏈,技術成熟度高,能夠兼容現有生態。“我認為,CPO在400G到1.6T不會是一個很主流的技術解決方案。”

          另外從封裝形勢看,根據Arista的報告,在2025年之前單波100G模塊仍是主流,單波200G將會持續攀升但占比不會太高。2026年之后,單波100G走向下滑通道,單波200G將占據主導位置。

          硅光晶圓制造國內有條件支撐本土需求

          談到硅光產業鏈,李淼峰先以傳統半導體行業為例。來自中國產業研究院《半導體全景產業鏈圖》的報告,半導體行業在設計、制造和封測上形成了穩定的三分天下的格局;設計軟件基本被國外壟斷,國內設計能力在飛速進步;高端制造能力國內基本空白,近些年處在奮起直追中;封測行業我國在全球擁有較強的競爭力,市場占有率高。

          回到硅光產業,李淼峰認為與傳統半導體行業類似,仍將是設計、制造和封測三分天下的格局。不同的是,硅光設計方面,國內已經和國外沒有太大差距;制造領域,硅光晶圓制造國內有條件支撐本土的產品需求;封測領域一直是強項。“相對傳統半導體產業鏈,硅光產業我們是有優勢的,有條件跟國外齊頭并進。”

          具體到硅光制造,李淼峰介紹,硅光晶圓制造過程不需要非常先進的工藝,但相比于傳統的標準CMOS工藝存在一些不同,不過沒有太大差異。因此在技術上,國內完全有能力支撐本土產品的需求,但是目前硅光子在通信市場的需求總量與CMOS Fab產能存在巨大的鴻溝。

          “通俗的說,Fab產能很大,每月可以有數千、上萬片的產能,但是硅光子可能只要幾百、幾千片就能覆蓋全球范圍的需求。”李淼峰表示,面對這一鴻溝,需要集中國內客戶的需求來支持硅光Fab的發展。

          另外,不同Fab的工藝之間存在差異不能形成統一的標準,導致流片Fab的切換時間和經濟成本巨大。呼吁Fab能夠從標準層面統一,讓客戶能夠更容易從一家Fab轉移到另一家Fab。

          數據中心硅光芯片需要持續的優化功耗

          李淼峰表示,雖然硅光技術在數據中心市場領域具有延續性和可持續性等優點,在更多路并行和更復雜的調制格式方面有優勢,另外在產品化方面也獲得一定的成功,但是還有諸多方面需要提升。

          例如,硅光芯片的效率比較低,導致損耗問題。因此,數據中心硅光芯片需要持續的優化功耗,在光和電兩個維度上不斷提升并找到一個最佳平衡點。與此同時,光學和電學性能的改善最終統一到更低的單位bit能耗。

          光學損耗的改善方面,通過波導體系的設計(包括結構、材料和工藝),耦合器的改善等,盡量降低調制器的損耗。電學的改善方面,主要是通過更高的帶寬,更高效率(VpiL)且工藝一致性高的有源區設計以及更先進的封裝形式降低信號劣化。

          如何實現功耗權衡,主要監控的指標是OMA和TDECQ,假設TDECQ固定的情況下,盡量提升OMA。提升OMA有兩種方式:一是提高消光比,具體是提升調制器效率和提高Driver輸出電壓;二是提升出光功率,主要通過降低芯片IL和提升LD功率(數量)。權衡就是這幾個指標的互相平衡,從而找到性能最佳點。

          李淼峰指出,其實從產品的角度看能耗和成本也存在一個權衡,需要從芯片設計和模塊BOM、封裝的角度,需要進一步的改善整個模塊的成本。當然數據中心硅光芯片還需要在良率提升上下大的力氣。

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          承受不住他的巨大尺寸

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