中金普华产业研究院中国光模块市场发展预测分析及5G新应用带动需求( 四 ) 一、电信市场与数据市场共助光模块产业

2021年全球数据中心流量流向

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2、需求侧：400G交换生态圈已成熟，提振光模块需求空间，加速市场爆发。
交换机是数据中心里十分重要和关键的网络设备， SDN催生白盒化模式。作为数据中心内部数据传输通道的骨干，交换机的容量和速率决定了数据中心可对外提供的能力。数据中心借助交换机协同内部密集的服务器阵列进行整合，对外提供存储和算力等服务。东西向是数据中心占比最多的流量应用场景，内部数据传输通道的带宽很大程度上决定了数据中心整体能力的表现。目前市场的交换机按软硬件内部设计界面划分，可分为裸机交换机、白盒交换机和传统商业交换机等，其中传统商业交换机为传统常见的模式，由设备商自行设计硬件并加载操作系统，提供功能通用的交换机，常见的制造企业包括思科、华为、Juniper等；裸机交换机则主要由制造商提供组装好的硬件，由用户自行加载操作系统，制造商通常为ODM厂家，如Accton ， QuantaQCT等；白盒交换机则是近几年兴起并得到超大规模数据中心运营商青睐的交换机种类，在软件定义网络（SDN）出现以后，通过软件控制器和直接流表转发的白盒交换机就可以完成数据中心网络的部署，而且这种网络部署快、成本低、便于维护，十分适合超大规模数据中心的批量建设。据CrehanResearch的统计， 2018年亚马逊、谷歌和Facebook对白盒交换机的购买规模已经超过了其市场总规模的三分之二，虽然白盒交换机在数据中心交换的整体市场采用率在20％的范围内，但是亚马逊，谷歌和Facebook倾向于更早采用这些设备以满足对更新更快网络速度的追求，白盒交换机将继续增长。目前谷歌几乎所有400GbE数据中心都是白盒级交换机驱动的。
4、硅光模块， 400G光模块市场的搅局者还是赋能者？
硅光技术有效提高光模块集成度，更适用未来高速光模块生产。硅光技术主要是基于CMOS工艺，在同一硅基衬底上利用蚀刻的方法，同时制作光子器件和电子器件，实现光信号处理和电信号处理的深度融合，形成一个具有综合功能的完整大规模集成芯片。传统光模块采用分立式结构，光器件部件多，封装工序复杂且需要较多人工成本。相对传统的分立式器件，硅光模块将多路激光器，调制器和多路探测器等光/电芯片都集成在硅光芯片上，体积大幅减小，有效降低材料成本、芯片成本、封装成本，同时也能有效控制功耗。硅光芯片内的功能部件主要通过光子介质传输信息，连接速度更快，因此更适合数据中心和中长距离相干通信等应用场景。其中在400G光模块领域，由于单通道光芯片速率瓶颈问题，多通道的PAM4电调制方案不可或缺，而电调制带来的损耗较大，要求传统方案光模块内部激光器、调制器、DRIVER、MUX等器件更加紧凑，激光器芯片处于裸露状态，受环境损耗的可能性大幅度提升。另外通道数的增加导致器件数量增加，器件集成复杂度和工作温度提升带来的温漂问题都具备较大挑战性。硅光方案通过高度集成能很好解决以上问题。
硅光方案与传统分立式方案对比

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硅光技术逐渐成熟， 400G硅光模块已具备商用条件。关于硅芯片上的光源主要有两种主流的方案，通过外置激光器导入光源（Luxtera）和通过激光器粘合在硅芯片上（Intel），两种方案均已有成熟商用产品。其中在400G光模块场景中， Intel在成功推出100G光模块的基础上，继续使用在硅晶圆上粘合InP光源的方式推出了400GQSFP-DDDR4光模块。业界认为DR4将是400G硅光模块的基础形态，既可以实现1分4的Breakout组网，实现与已有的100GDR1/FR1对传，又可替代接入侧短距离多模400G光模块的互联，具备端到端成本竞争力。此外在单纤传输的优势下，与多波长光源封装即可轻易切换为WDM模块形态。