024年8月3日，用一整天时间专门聊一下硅光集成技术在高速光模块中的应用，是这一期光模块技术解析的第7,8小节。是这一期的结尾工作。

在年初发出来的全年工作技术，有机会完整聊一聊硅光技术的，现在还剩两天，一天是8月3号，另一天是11月9号。然后就等过年啦。

硅光这个技术呢，不能说它有多好，也不能说它都不好，很多场景的分析是看竞争对手的。

光模块有很多应用领域，接入网的光模块市场占比<15%，包括了有线接入的PON模块和无线基站的5G前传模块等等，这些场景用到硅光集成的有，但不多，依然选择传统成熟材料的低成本技术路线。

光模块市场有两个大块头，一个是数据中心，尤其是数据中心新进演变细分出来的算力网络所需要的高速率光模块有很大的市场占比，另一个是波分WDM场景，波分有DD光模块，更多的是相干光模块。这两大类场景的光模块占据市场总比例的85%以上，同时，也是硅光集成技术的主要应用场景，有很大的产业机会。

在AI所需的算力组网中，

多模光模块，目前还是以VCSEL方案为主，不是硅光的主要竞争机会，VCSEL具有更低成本，更简单的封装工艺，更低功耗，这些优势对于算力组网光模块十分重要。

单模光模块，主要竞争的技术是EML方案与硅光这两条技术路线在pk，

EML的优点是技术成熟度高，产业链成熟，从芯片--封装--光模块的各个环节，都有很多公司在参与。

硅光的优点是可以做激光器、探测器、调制器和CWDM/FR波分复用等各个功能的集成，但劣势是每一个单独的功能都不是性能最佳的选择，并且产业链还处在不断完善和优化的过程中。

EML的优势在前半程，短期内可迅速组装研发生产和制造交付，硅光的优势在后半程，具有长期潜在优势，头部厂家如旭创、海思等等等等几乎在这个领域是同时关注这两条技术方向，是兼得，而非取舍的关系。如，Y10T206 旭创连续两周开投资者分析会

硅光方案继续拆解的话，Tx端有MZ和微环两大类技术选择，MZ相对微环而言具有技术成熟，波长不敏感的优势，但微环则具有更低功耗的优势。

对于算力光模块，低功耗的需求是十分迫切的，那么针对这个特殊领域，MZ则具有短程优势，在性能和可实现性方面，MZ结构比微环有优势。MR微环结构，则具有长期优势，具有低功耗小尺寸高集成度的特点，目前需要解决的是生产工艺的一致性，波长敏感特性的锁波设计......

当然，产业近期，出现了基于微环辅助的MZ结构调制器，俩微环配合组成MZ结构，兼顾了MZ的性能优势，也兼顾了微环的低功耗优势。从取舍走向合作。

硅可以做探测器，通过纯硅，硅+锗等技术方案实现了接收端的集成。

硅，也可以做激光器，但不能独立完成光通信所需的激光器，需要混合集成。有些厂家选择的硅光方案不包括激光器，如旭创、海思等。有些厂家则选择硅光方案包括混合集成激光器路线，如Intel

硅光芯片，说到底就是一颗芯片而已，可以组装成传统的热插拔光模块外型封装，也可以组装成LPO、LRO、CPO等模块。

光模块选择什么标准的外型结构是一个维度，光模块所需功能选择什么材料体系是另一个维度，他们并不冲突。

再看另一个硅光技术的产业机会，相干模块

相干光模块，需要IQ调制器、ICR、窄线宽波长可调激光器等光学方案。

在IQ调制器，硅光技术是与InP和TFLN来做竞争的。

从光学性能上来说，TFLN薄膜铌酸锂>InP磷化铟>SiPh硅光，

从电学性能来看，SiPh硅光>InP磷化铟>TFLN薄膜铌酸锂

从技术成熟度来说，InP磷化铟>SiPh硅光>TFLN薄膜铌酸锂

这几个材料形成了奇怪的竞争关系，每一个技术类型，都有其优点和劣势，在竞争中形成了微妙的平衡。

但是呢，InP\SiPh\TFLN在这个领域除了具有微妙平衡的竞争关系外，也毫无例外的走向了合作。

硅具有InP和TFLN没有的一个光学特性，就是偏振的处理，

InP或者TFLN要想实现偏振控制的集成，也是可以的，就是比较复杂，需要占据一部分芯片的面积，而芯片面积是要算钱的。这两类方案有时候会选择分立的偏振棱镜来处理相干模块所需的偏振分束、偏振旋转和偏振合束。

硅，非常容易处理偏振，低成本的偏振控制技术。所以就有了硅+InP的混合集成方案，硅+TFLN的混合集成方案，硅+InP+TFLN的混合集成方案。

硅做偏振容易，但硅还有一个特点是热光系数很大。

在需要热光系数大的相干模块领域，那么就选择硅的偏振特性和硅的大热光系数做相移的优点。

在不需要大热光系数导致的波长敏感场景，如AI场景算力光模块，尤其是接收端。那么就可以利用硅光工艺里的氮化硅SiN材料，SiN的热光系数比硅Si要小一个数量级。实现对偏振特性的要求，和小热光系数的要求。

几乎主流的硅光工艺平台，这些年都开发了硅基SiN氮化硅光学层。

回到相干领域，看一个硅的优劣势。

相干模块的ICR，硅与PLC和InP方案竞争，硅的优势是集成度高，劣势有两个，一个是光学损耗大导致响应度低，另一个是工作波长范围较窄，在C波段L波段，接收端处于波长边界，响应度的陡降区间。需要对硅光的光谱宽度做拓展，一般采用加应力的方式，但应力过大会导致可靠性风险。

相干模块的窄线宽可调谐激光器，硅与ECL和InP材料的DBR激光器做竞争，硅的优势是可以采用集成波导的方式实现ECL长腔所具有的超窄线宽优势，但是硅的劣势是损耗大，目前的大功率方案还不是很成熟。

ECL具有超窄线宽，大功率的特点，但组装复杂，制造工艺要求极高。

硅基集成的准外腔结构的混合集成激光器，具有超窄线宽，中等功率，集成度高的特点，同时具有简易组装及小型化的优势。

DBR激光器采用InP材料制作，具有中等线宽，较大功率（可集成SOA），集成化的特点，但需要局部挖空工艺和长芯片工艺，可靠性设计很难。

好，再次回到AI算力组网与相干通信的共同需求。

无论是AI的算力组网，还是波分网络的相干模块，这俩场景都需要极大的带宽，算力组网走向110GBd（需要-3dB带宽55+GHz），相干模块走向140Bd（需要-3dB带宽70+GHz）

从电学性能来看，尤其是射频带宽的处理，SiPh硅光>InP磷化铟>TFLN薄膜铌酸锂，

射频，就是电磁波可以辐射到空间的那一段频率，咱们高速光模块电信号所处的几十Ghz，数百GHz，就在这个频率范围内，看上几行的红色部分。

这个频段也是InP材料和TFLN材料目前工艺很难处理的电信号频段，而恰恰是硅的优势，硅虽然做光学材料不是很行，可硅做电学材料是杠杠滴，硅的射频大带宽的优势在未来的发展路线里，具有越来越高的优先级。

硅本身可以实现大的射频带宽，这与流片工艺能力相关。

硅还可以支持大带宽的封装，这与硅的光学波导很小及集成度很高有关系，射频信号的一个特点是高频损耗大导致带宽下降，硅的小型化可以实现紧密封装，降低电信号的互联路径，避免封装导致的带宽受限。

这就是硅支持的高频封装技术路线

OK，闲聊几句，回头周六细聊。