CSP 側 800G+ 光模組市場全解析

典型的光模組由發射器 (Laser+Driver), 接收器 (PD+TIA), DSP 和各種其他光學/電子元件組成. TIA (Marvell, Macom) 用於放大來自 PD 的信號, 最後, DSP (Marvell, Broadcom) 通過減輕信號失真來提高數據傳輸品質, 實現複數調製, 並實現前向糾錯. 就典型光模組的 BOM 而言, 驅動器和 TIA 佔 20%+ (各佔 10%+) , DSP 佔 ~30%, 其餘 40-50% 由其他元件組成.

光模組通常由其頻寬容量定義, 目前可用的最高是800G模組. 下一代 1.6T 模組預計將於 2024 年第四季度開始交付, 主要與 Nvidia 的 GB200 晶片配對 (儘管 GB200 也可以與 800G 模組配合使用). 該行業正朝著主要使用 1.6T 模組進行模型訓練的方向發展, 而目前大量用於訓練的 800G 模組預計未來將更加專注於推理.

關鍵技術路線圖: 1) LPO 是一種用於光模組的技術, 通過利用線性類比信號處理從模組中去除傳統 DSP. 2) LRO 作為傳統光模組和 LPO 之間的中間解決方案, 在發射側保留了 DSP, 同時在接收側採用線性設計並消除了接收器 DSP. 3) SiPh (矽光子) 使用矽作為光學介質以光的形式傳輸數據的技術. 4) CPO 將光收發器與交換器的電子晶片直接集成在同一物理封裝內.

LPO 預計到 2024 年, 行業將部署數百台 800G LPO 設備, 其中 Nvidia 是主要客戶. 到 2025 年, 該市場可能會增長到 1-200 萬個 (仍然主要是 800G), Meta, Google 和 Amazon 等其他 CSP 也在考慮採用. 根據我們對 2025 年 800G 總量為 12-1500 萬個的預測, LPO 明年的市場滲透率將保持在高個位數到 1x%.

LRO 傳統光模組和 LPO 之間的中間解決方案, 與 LPO 相比, 該解決方案與現有網路的相容性更好, 配置複雜性更低, 同時還通過減少 DSP 使用來提供省電和成本優勢, 因此對小型客戶特別有吸引力. 在下一代 1.6T 傳輸中, LRO 比 LPO 具有額外的優勢, 它保留了 DSP, 這增強了其減輕信號干擾的能力, 這在下一代傳輸中是一個更大的挑戰.

SiPh 在其發射端側使用 CW 雷射, 具有良好的經濟性. 典型的 800G/1.6T SiPh 模組需要 2-4 個 CW 光源, 中國源捷科技, 仕佳光子和 Lumentum 等公司可以大批量生產 CW 雷射. CMOS 技術廣泛用於 SiPh 生產, GlobalFoundries, AMF (新加坡), Tower 和 TSMC 等代工廠能夠生產 SiPh 晶片, 模組部分中國旭創 (龍頭), Lumentum 和 Coherent 是主要參與者.

隨著行業進入 800G 和 1.6T 時代, 對低功耗, 更小模組尺寸和更低成本的需求將變得更加迫切, 這使得 SiPh 成為一個越來越有吸引力的選擇. 行業預期 2024 年下半年將出貨約 100 萬個 SiPh 元件單元 (均為 800G). 考慮到 2024 年 800G 模組的總出貨量預計為 1000 萬件, SiPh 的滲透率約為 10%, 到 2025 年, 這一滲透率預計將增長到 20-30%.

CPO 一些人認為代表了光網路的終極解決方案, 但其廣泛採用的道路仍然很長. 主要挑戰是 CPO 需要與當前不同的供應鏈結構, 這需要在整個生態系統中進行重大調整. 交換器晶片生產商博通可能是主要受益者, Marvell, Nvidia (配合中國天孚通信) 等公司也正在 TSMC 和 GlobalFoundries 等代工廠的生產説明下積極開發 CPO 解決方案.

根據 Tegus 多位專家的意見, 估計2024 年 800G 模組的總出貨量將在 1000 萬個左右. 大約一半是多模模組, Nvidia 是主要買家, 而另一半是單模模組, 主要買家包括 MSFT 和 GOOG. 2025 年, 800G 預計將仍然是主流解決方案, 預計出貨量為 12-1500 萬個. 1.6T 預計將於 2024 年第四季度首批出貨, 數量為 ~300K, 主要由中國旭創向 Nvidia 供應, 展望 2025 年, 主流預測顯示 3-500 萬個. 

1.6T 元件採用的主要瓶頸在於供應側, 尤其是 EML (Broadcom, Lumentun) 和 DSP. 在當前的訓練網路中, 比例約為 1 個 H100 晶片與 2.5 個 800G 光模組, 1 個 B200 晶片 2.5 個 1.6T 模組. 2.5 的比率適用於訓練網路, 對於推理網路 (多為南北向傳輸), 這個比率可能會顯著下降至 0.5. Nvidia 的光模組主要供應商為中國旭創, Coherent, 和 TFC (光收發器)-Fabrinet (組裝); 中國新易盛認證中.

參考原文: Deep Dive: Optical Module Market