1 “云光互连”市场年增两位数
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AI及生成式AI正在深刻地改变着市场,也进一步推动了对更高速率、更高带宽、更高能效的解决方案的需求。据光通信行业市场研究机构LightCounting(简称LC)预测,100GbE及更高速的以太网光芯片数量将快速增长,将从2024年的3660万,增加到2029年的8050万。其中硅光(SiPho)芯片的增长最快,从2024年的960万,增加到2029年4550万。在硅光芯片中,最耀眼的明星是CPO(共封装光学)端口,尽管从2024年开始起步,2029年将增加到490万。
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图1 100GbE及以上的以太网光芯片市场
与此同时,端口的传输速率也在不断提升,今天的速率是800Gbps,未来将达到3.2Tbps。
在市场营收方面,LightCounting首席执行官兼首席分析师Vladimir Kozlov博士指出,数据中心用可插拔光收发器市场增速显著,2024年市场规模已达到70亿美元,在2025-2030年期间,年均增长率预计将达到23%,期末市场规模将超过240亿美元。基于硅光调制器的发展,光模块的市场份额将从2024年的30%上升到2030年的60%。
广义上,数据中心是目前光互联技术的第一大应用市场,其中的用户主要包括 AWS 之类的超大云服务厂商。除此以外,这个市场也有其他的一些参与方,例如收发器的相关研究机构和团队,还有来自全球的一些其他独立玩家。由于这些企业大都没有自己的芯片工厂,因此会带来代工的巨大需求,ST(意法半导体)预计到2030 年,相关的硅光技术+BiCMOS的代工市场总规模将达到20亿美元。
2 为何硅光与BiCMOS成新宠?
与现在流行的EML和VCSEL技术相比,硅光为可插拔式收发器带来优势,例如可以实现更远的传输距离,并且具备更高的传输速度。 “预计未来几年硅光在收发器市场中会占据最大份额,甚至有可能挤占传统用于GPU短距离铜缆连接的市场份额。
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图2 硅光与EML/VCSEL比较
据LightCounting分析,200Gbps/通道是AI集群800/1.6T光模块对传输速率的最低要求。从全部KPI指标不难看出,硅光是高速光模块的首选技术。
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图3 光收发器技术市场预测(来源:LightCounting,2024年5月24日)
硅光技术的市场份额会随着AI需求增长而水涨船高。相比之下,EML(GaAs)技术将在常规数据中心市场和最高400G光模块(每通道100Gbps)市场上保持稳定良好的份额。业内正积极研发克服100G/通道的速率极限。VCSEL(InP)在常规数据中心市场上保持稳定份额,但局限于短距离连接应用,因此市占率较低。业界正积极研发克服每通道100G的限制。
硅光技术以优异的性能成为了希望之星。但如果想再进一步提升能效,可以通过 BiCMOS 工艺实现更加线性的电芯片,从而省去了DSP,以降低系统的整体功耗。
3 ST操刀代工,提供独特的硅光和BiCMOS平台
数据中心互连的核心是成千上万个光收发器,这些器件进行光电和电光信号转换,在GPU、交换机和存储之间传输数据。它们大都是可插拔的——可以插入交换机或服务器,以构建灵活的互联网络。
光收发器主要由三个半导体器件构成:MCU(微控制器),用于
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