光芯片与光模块的区别

 

光芯片介绍

光芯片用于完成光电信号的转换，是核心器件，分为有源光芯片和无源光芯片。光芯片包括了激光器、调制器、耦合器、波分复用器、探测器等。在运营商的核心交换网设备、波分复用设备、以及即将普及的5G设备中有大量的光芯片。

 

光模块介绍

光模块（OpticalModules）作为光纤通信中的重要组成部分，是实现光信号传输过程中光电转换和电光转换功能的光电子器件。

光模块工作在OSI模型的物理层，是光纤通信系统中的核心器件之一。它主要由光电子器件（光发射器、光接收器）、功能电路和光接口等部分组成，主要作用就是实现光纤通信中的光电转换和电光转换功能。

 

光芯片与光模块的关系

 

光模块通常由光发射组件（含激光器）、光接收组件（含光探测器）、驱动电路和光、电接口等组成，其用于实现电-光和光-电信号的转换。在发送端，一定速率的电信号经驱动芯片处理后驱动激光器发射出相应速率的调制光信号，通过光功率自动控制电路，输出功率稳定的光信号。在接收端，一定速率的光信号输入模块后由光探测器转换为电信号，经前置放大器后输出相应速率的电信号。

 

其中，光、电芯片在各项器件中最为重要，而光芯片成本占比最高。10G低速率光模块中，光芯片成本占比约30%，而大于25G的高速率光模块而言，光芯片成本占比在50%以上，400G更是达到60%以上。光、电芯片是光模块的核心器件，光芯片的传输速率决定光模块的传输速率，而电芯片负责光模块中信号的放大与处理。光模块使用的光、电芯片技术门槛极高，目前光电芯片的主流厂商仍主要集中在美国，光芯片厂商相对集中，电芯片厂商虽然较多，但每个细分领域集中度同样较高。而中国在芯片领域仍受制于人，制约光模块行业发展。

 

光芯片的传输速率直接决定光模块的传输速率，100Gb/s光模块可由4个25Gb/s光芯片集成，因此光芯片自身的传输速率越高，集成的光模块的传输速率越高。中国光芯片行业仍处于起步阶段，在高速芯片（25Gb/s及以上）领域的研发进程落后发达国家三年左右。当前，中国企业已大规模量产10Gb/s及以下的光芯片，并量产部分25Gb/s系列芯片。在25Gb/s以上的光芯片，中国企业大多仍在研发阶段，因此多数光模块企业仍需进口国际先进企业生产的光芯片。

 

光芯片的工艺流程较为复杂，包括芯片设计、基板制造、磊晶成长、晶粒制造四个环节。中国光芯片企业均为Fabless厂商，仅负责光芯片的设计，基板制造、磊晶成长、晶圆制造等工艺需外包至其它厂商，光芯片产业化不够完整，缺失核心技术与设备是限制光芯片行业发展的重要因素。

 

而电芯片国产化进程远远低于光芯片，25Gb/s系列的电芯片基本依赖进口。未来，电芯片国产化的目标分别为激光器驱动器/TIA、DSP。