1. Tình trạng hiện tại và động lực của sự phát triển của ngành công nghiệp mô -đun quang
Là thành phần cốt lõi của hệ thống truyền thông quang học, mô -đun quang thực hiện chức năng chính của chuyển đổi tín hiệu quang điện. Sự phát triển của nó trực tiếp được hưởng lợi từ nhu cầu bùng nổ trong các lĩnh vực như 5G, điện toán đám mây, sức mạnh điện toán AI và trung tâm dữ liệu. Theo báo cáo của ngành, quy mô thị trường mô -đun quang toàn cầu dự kiến sẽ tăng từ 11 tỷ USD vào năm 2022 lên hơn 20 tỷ đô la Mỹ vào năm 2027, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là hơn 10%. Là một trong những thị trường tiêu dùng lớn nhất thế giới, quy mô thị trường của Trung Quốc đã đạt US $ 4-5 tỷ vào năm 2022 và tốc độ tăng trưởng trong năm năm tới có thể đạt hơn 15%, vượt xa mức trung bình toàn cầu.
Động lực cốt lõi:
Sự gia tăng trong nhu cầu năng lượng tính toán: Đào tạo và lý luận mô hình lớn của AI đưa ra các yêu cầu cao hơn đối với việc truyền dữ liệu tốc độ cao, thúc đẩy việc thực hiện tăng tốc các mô-đun tốc độ cực cao như 800G và 1.6T.
Mở rộng trung tâm dữ liệu: Xây dựng trung tâm dữ liệu quy mô siêu lớn toàn cầu (như dự án "East Data West Computing") thúc đẩy nhu cầu về các mô-đun quang mật độ cao, công suất thấp.
Mạng 5G sâu hơn: Các mạng Fronthaul/Midhaul/Backhaul của Trạm cơ sở 5G dựa vào các mô-đun quang học có độ trễ băng thông thấp.
Bước đột phá công nghệ quang tử Silicon: Công nghệ quang tử silicon đã trở thành hướng cốt lõi của thế hệ mô-đun quang tiếp theo thông qua tích hợp và lợi thế chi phí thấp.
2. Các mô hình mô -đun quang chính và kịch bản ứng dụng
Các mô hình mô -đun quang được chia theo tốc độ, bao bì, khoảng cách truyền và các kích thước khác và các thông số kỹ thuật khác nhau được điều chỉnh theo các yêu cầu kịch bản khác nhau:
1. Chia cho tốc độ
Mô -đun 100g/200g:
Kịch bản ứng dụng: Trạm cơ sở 5G Midhaul/Backhaul, Mạng khu vực Metropolitan, Kết nối trung tâm dữ liệu cấp doanh nghiệp.
Các tính năng kỹ thuật: Hỗ trợ truyền tải 10-80 km, áp dụng bao bì QSFP28, tương thích với công nghệ CWDM/DWDM và đáp ứng các yêu cầu băng thông trung bình.
Các mô hình đại diện: 100g QSFP28 LR4 (10km), 100g QSFP28 ER4 (40km).
Mô -đun 400g:
Kịch bản ứng dụng: Kết nối nội bộ của các trung tâm dữ liệu lớn (như kiến trúc cột sống lá), truyền các cụm đào tạo AI ngắn.
Các tính năng kỹ thuật: Chủ yếu sử dụng bao bì QSFP-DD hoặc OSFP, hỗ trợ sợi quang chế độ đơn/đa chế độ, mức tiêu thụ năng lượng nhỏ hơn 9W (Giải pháp Photonics Silicon có lợi thế đáng kể).
Các mô hình đại diện: 400g QSFP-DD DR4 (500M), 400G OSFP LR8 (10km).
Mô -đun 800G:
Kịch bản ứng dụng: Trung tâm điện toán AI kết nối GPU, mạng xương sống trung tâm dữ liệu quy mô cực lớn.
Các tính năng kỹ thuật: Chip 200G Silicon Photonics do công nghệ, tích hợp một sóng tích hợp, hỗ trợ công nghệ LPO (ổ đĩa trực tiếp tuyến tính) để giảm mức tiêu thụ năng lượng và thích nghi với kiến trúc CPO (đồng gói).
Các mô hình đại diện: 800G OSFP DR8 (500M), 800G OSFP 2 × FR4 (2km).
Mô -đun 1.6t/3.2T (xu hướng trong tương lai):
Kịch bản ứng dụng: Các cụm điện toán AI thế hệ tiếp theo, kết nối giữa các khoảng cách cực dài (DCI) giữa các trung tâm dữ liệu.
Các tính năng kỹ thuật: Photonics silicon kết hợp với công nghệ điều chế niobate màng mỏng, hỗ trợ tốc độ bước sóng đơn hơn 200G, tương thích với các giải pháp CPO và LPO và dự kiến sẽ có sẵn trên thị trường trên quy mô lớn sau năm 2026.
2. Phân loại theo loại gói
SFP/SFP+: Điều chỉnh tỷ lệ dưới 10G và được sử dụng rộng rãi trong lớp truy cập của mạng doanh nghiệp.
QSFP/QSFP28: Tập trung vào thị trường 40G/100G và phù hợp cho các kết nối trong giá đỡ trung tâm dữ liệu.
QSFP-DD/OSFP: Hỗ trợ tỷ lệ cao 400G/800G, đáp ứng các yêu cầu hệ thống dây điện mật độ cao và là giải pháp chính cho các trung tâm dữ liệu AI.
3. Phân loại theo chế độ truyền
Mô-đun đa chế độ (bước sóng 850nm): khoảng cách ngắn (<2km) scenarios, such as interconnection between computer rooms in data centers.
Mô-đun đơn chế độ (bước sóng 1310/1550nm): Các kịch bản đường dài (10-200 km), như mạng xương sống viễn thông và truyền trung tâm dữ liệu chéo.
Iii. Xu hướng và thách thức trong tương lai
Hướng tiến hóa công nghệ:
Tích hợp photonic silicon: Intel, Zhongji Xuchuan và các nhà sản xuất khác có các mô-đun quang tử silicon 800g sản xuất hàng loạt và các chip 1.6T đã bước vào giai đoạn xác minh.
Quản lý thông minh: Các chức năng cảnh báo lỗi và tự chẩn đoán tích hợp để cải thiện hiệu quả hoạt động và bảo trì mạng.
Thiết kế năng lượng thấp: Công nghệ LPO có thể giảm 30%mức tiêu thụ điện năng và giải pháp CPO giúp giảm thêm tổn thất tín hiệu điện.
Những thách thức trong ngành:
Nội địa hóa chip: Các chip quang tốc độ cao trên 25G vẫn dựa vào nhập khẩu và các công ty trong nước như các thành phần quang học và công nghệ Yuanjie đang tăng tốc đột phá.
Sự thống nhất tiêu chuẩn: Các giao thức đóng gói và giao diện của các mô -đun 800g/1.6t đòi hỏi sự hợp tác toàn cầu.
Iv. Phần kết luận
Ngành công nghiệp mô -đun quang học nằm trong làn sóng kép của "cuộc cách mạng tốc độ" và "lặp lại công nghệ". Trong ngắn hạn, các mô -đun 800G sẽ thống trị cơ sở hạ tầng điện toán AI; Trong các mô hình trung và dài hạn, 1.6t trở lên, quang tử silicon và tích hợp công nghệ CPO sẽ trở thành độ cao chỉ huy. Với những lợi thế của chi phí và tốc độ phản hồi, các công ty Trung Quốc dự kiến sẽ mở rộng thị phần của họ trên thị trường tốc độ cao, nhưng họ cần tiếp tục vượt qua công nghệ cốt lõi để đối phó với cạnh tranh quốc tế.
Tài liệu tham khảo: Báo cáo ngành, Giấy tờ trắng kỹ thuật, Phân tích thị trường.
