隨著我國信息技術(shù)的發(fā)展, 如云計(jì)算? 大數(shù)據(jù)? 自動駕駛? 人工智能等, 光通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力得到了顯著的提升, 已經(jīng)成為了現(xiàn)代通信基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分和關(guān)鍵承載底座?

       數(shù)據(jù)中心已成為推動社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要 “算力底座” , 促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展?國家啟動了 “東數(shù)西算” 工程, 進(jìn)一步推動了數(shù)據(jù)中心的發(fā)展, 進(jìn)而增加了對高性能光模塊和光器件的需求? 因?yàn)樵趥鬏斎萘? 集成度? 成本和能耗等方面存在優(yōu)勢, 光芯片? 光模塊成為數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互聯(lián)的關(guān)鍵構(gòu)成?

       數(shù)據(jù)中心應(yīng)用需要的光模塊己占大約 75%通信所需光模塊的市場份額? 因此, 數(shù)據(jù)中心已成為光模塊的主要應(yīng)用場景之一?

       光通信技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展是相輔相成的，一方面，光通信器件依靠精密的封裝結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光信號的高保真輸出，使光通信器件的精密封裝技術(shù)成為保證信息產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的關(guān)鍵制造技術(shù)；另一方面，信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展對光通信器件提出了更高的要求：傳輸速率更快、性能指標(biāo)更高、外形尺寸更小、光電集成程度更高、封裝工藝技術(shù)更經(jīng)濟(jì)。

       光通信器件封裝結(jié)構(gòu)形式多種多樣，典型的封裝形式如下圖所示。由于光通信器件的結(jié)構(gòu)尺寸都非常?。▎文９饫w典型芯徑不足10μm），在耦合封裝過程中任一方向稍有偏差，將會造成較大的耦合損耗。因此光通信器件對準(zhǔn)耦合運(yùn)動單元需具有很高的定位精度。

       硅光子光收發(fā)器（Optical Transceiver）是目前最成熟的硅光子裝置，包含了發(fā)訊與收訊專用的硅芯片處理器、整合半導(dǎo)體雷射、分光器與訊號調(diào)變器（Modulator）的硅光子整合芯片、光傳感器與光纖耦合器等組件，封裝在可即插即用（Pluggable）的光纖連接器中，可將來自數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的電訊號轉(zhuǎn)換為光訊號在光纖中傳遞。

       光收發(fā)器（Optical Transceiver）是當(dāng)前硅光子最主要產(chǎn)品，相關(guān)技術(shù)持續(xù)精進(jìn)，主流產(chǎn)品的數(shù)據(jù)傳輸速率已由2016年的100Gbps進(jìn)步到2023年的800Gbps。

       共封裝光學(xué)（Co-Packaged Optics, CPO）可減少傳輸訊號損失，增加封裝密度、強(qiáng)化熱管理，是可插拔光收發(fā)器（Pluggable Transceiver）重要的替代方案。短期之內(nèi)，插拔式光收發(fā)器仍是較成熟產(chǎn)品，在系統(tǒng)布建的便利性上也具有優(yōu)勢。長遠(yuǎn)來看，CPO模塊在能耗、量產(chǎn)成本、數(shù)據(jù)傳輸帶寬上限方面將提供更佳的效益。

       硅光子將由目前主流的可插拔光收發(fā)器（Pluggable Transceiver(TRX)）開始逐步縮短光收發(fā)模塊/光子引擎（ Optical Engine）與交換器芯片的距離，實(shí)現(xiàn)OBO/CPO，以減少銅線連接的傳輸訊號損失，增加封裝密度、提升熱管理能力。備注：板上光學(xué)組件(On Board Optics，OBO) ; 共同封裝光學(xué)組件(Co-Package Optics，CPO)。

       硅光子光收發(fā)器采用2.5D異質(zhì)整合封裝結(jié)構(gòu)，以光發(fā)射器（Optical Transmitter）部分為例，異質(zhì)封裝將硅芯片 、雷射組件、光耦合器等整合在硅中介層（Interposer）上形成單一模塊。

       硅中介層上方以半導(dǎo)體成熟制程做出硅波導(dǎo)（Silicon Waveguide）結(jié)構(gòu)，利用折射率比硅低的二氧化硅（SiO2），將雷射所發(fā)出的光訊號限制在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，以利后續(xù)光訊號傳遞與調(diào)變。

       光電子器件是電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是光電子技術(shù)的關(guān)鍵和核心部件。光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的一個(gè)重要分支，是各發(fā)達(dá)國家競相發(fā)展的熱點(diǎn)。我國信息產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)體系日益完善，也迎來了光通信器件前所未有的市場機(jī)遇。

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