電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/李彎彎)2025年,全球光通信產(chǎn)業(yè)迎來技術(shù)迭代的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。澤達(dá)半導(dǎo)體宣布實(shí)現(xiàn)100G PAM4 EML芯片量產(chǎn),標(biāo)志著中國(guó)在高速光模塊核心器件領(lǐng)域突破海外壟斷。與此同時(shí),華工科技光電子研創(chuàng)園一期項(xiàng)目投產(chǎn),規(guī)劃年產(chǎn)4000萬只800G/1.6T光模塊,其中EML芯片作為核心組件,其性能直接決定光模塊的傳輸效率與成本。
在人工智能算力需求指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的背景下,EML芯片正從單一的光通信器件演變?yōu)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/ai/" target="_blank">AI基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵支撐,其技術(shù)突破與市場(chǎng)格局的變化深刻影響著全球數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈磥怼?br />
EML芯片的技術(shù)內(nèi)核與AI場(chǎng)景適配
EML(電吸收調(diào)制激光器)芯片通過單片集成激光二極管與電吸收調(diào)制器,實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)的納米級(jí)超高速開關(guān)。其核心優(yōu)勢(shì)在于高速調(diào)制、低啁啾與高集成度:調(diào)制速度可達(dá)40Gbps以上,啁啾系數(shù)低于傳統(tǒng)直接調(diào)制激光器(DML),支持10公里以上中長(zhǎng)距離傳輸,且單芯片結(jié)構(gòu)使光模塊體積縮小40%。例如,斑巖光子研發(fā)的差分驅(qū)動(dòng)EML芯片,通過省略外置驅(qū)動(dòng)芯片,將功耗降低30%,已應(yīng)用于阿里云數(shù)據(jù)中心短距傳輸場(chǎng)景。
在AI算力集群中,EML芯片的價(jià)值更為凸顯。800G/1.6T光模塊需同時(shí)滿足低時(shí)延、高帶寬與低功耗需求,而EML芯片的調(diào)制帶寬超過50GHz,可支持單波200G傳輸,顯著提升GPU互聯(lián)效率。以華工正源的1.6T硅光模塊為例,其內(nèi)置的EML芯片通過三維集成技術(shù),將空間利用率提升50%,單模塊功耗降低28W,直接降低了AI訓(xùn)練集群的電力成本。此外,EML芯片的波長(zhǎng)穩(wěn)定性優(yōu)于硅光方案,在跨省骨干網(wǎng)傳輸中可提升60%的傳輸距離,降低40%的單比特成本。
技術(shù)突破的背后是材料與工藝的創(chuàng)新。澤達(dá)半導(dǎo)體采用單脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與單對(duì)接再生生長(zhǎng)技術(shù),簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)EML的制造流程,使3英寸晶圓良率提升至92%,3dB帶寬達(dá)54GHz,TDECQ(傳輸色散眼圖閉合代價(jià))低于3.0dB,完全符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)。而長(zhǎng)光華芯發(fā)布的200G EML芯片,通過優(yōu)化InGaAsP多量子阱帶隙,在25°C至70°C工作溫度范圍內(nèi)保持性能穩(wěn)定,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高速EML芯片的空白。
市場(chǎng)格局重塑:國(guó)產(chǎn)替代與生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)
全球EML芯片市場(chǎng)呈現(xiàn)“日美主導(dǎo)、中國(guó)突圍”的格局。2024年,全球EML激光芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)37.1億元,中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模為12.0億元,預(yù)計(jì)2030年將增長(zhǎng)至74.12億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率12.23%。日本三菱電機(jī)、美國(guó)Lumentum與芬蘭Hisilicon占據(jù)高端市場(chǎng),而中國(guó)廠商正通過“技術(shù)突破+生態(tài)協(xié)同”實(shí)現(xiàn)反超。例如,源杰科技憑借25G EML芯片量產(chǎn)能力,獲得華為與英特爾訂單,其100G EML芯片已進(jìn)入800G光模塊供應(yīng)鏈。
國(guó)產(chǎn)替代的驅(qū)動(dòng)力來自兩方面:一是政策支持,國(guó)家“東數(shù)西算”工程推動(dòng)低功耗光模塊需求,硅光與EML技術(shù)均獲得專項(xiàng)基金;二是產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同,華工科技通過投資云嶺光電,實(shí)現(xiàn)了25G至100G光芯片的自主可控,將交付周期從數(shù)月壓縮至數(shù)周,成本降至原來的1/5。2025年,國(guó)內(nèi)EML芯片產(chǎn)能擴(kuò)張顯著,斑巖光子晶圓良率達(dá)92%,預(yù)計(jì)三季度供應(yīng)緊張局面將緩解。
然而,挑戰(zhàn)依然存在。EML芯片成本高昂,單顆100G芯片成本超50美元,且依賴磷化銦(InP)等稀缺材料,日本住友電工壟斷全球90%的InP供應(yīng),地緣沖突可能導(dǎo)致價(jià)格波動(dòng)。此外,硅光技術(shù)的崛起對(duì)EML形成沖擊:2025年,硅光在800G模塊中的占比將從15%提升至40%,1.6T模塊中占比達(dá)80%。對(duì)此,中國(guó)廠商的應(yīng)對(duì)策略包括:開發(fā)全集成方案(減少80%外圍器件)、布局車用激光雷達(dá)等新興市場(chǎng)(海外廠商如Lumentum已轉(zhuǎn)向該領(lǐng)域),以及通過生態(tài)協(xié)同提升競(jìng)爭(zhēng)力(如華為與源杰科技的技術(shù)合作)。
寫在最后
人工智能的發(fā)展正在重塑EML芯片的技術(shù)路徑。一方面,AI算力需求推動(dòng)光模塊向3.2T甚至6.4T演進(jìn),EML芯片需進(jìn)一步提升調(diào)制速度與集成度;另一方面,CPO(共封裝光學(xué))技術(shù)的成熟可能改變光模塊形態(tài),EML芯片需與硅光、薄膜鈮酸鋰(TFLN)等材料融合,以適應(yīng)液冷散熱與高密度互聯(lián)需求。例如,天孚通信的1.6T光引擎訂單增長(zhǎng)50%,其核心組件正是EML與硅光的混合集成方案。
中國(guó)EML產(chǎn)業(yè)已從“技術(shù)突破”邁向“生態(tài)重構(gòu)”。通過補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈,華工科技培育了40余家鏈上企業(yè),形成從芯片到模塊的完整供應(yīng)鏈;通過國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定,源杰科技與斑巖光子正參與IEEE EML芯片測(cè)試規(guī)范修訂,提升中國(guó)廠商的話語權(quán)。在算力基建浪潮中,國(guó)產(chǎn)EML芯片已實(shí)現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的跨越,其未來不僅是光通信的“隱形冠軍”,更將成為AI時(shí)代數(shù)據(jù)高速公路的“基石”。
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