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        2019年數據中心光模塊銷量將超過5000萬只，市場規模有望在2021年達到49億美元，以上所有的數據都表明光模塊市場正面臨一個巨大的機遇。而如何抓住機遇，關鍵點在于技術革新，那么今天就來與大家探討一下光模塊市場的技術革新趨勢。

市場對光模塊的要求

首先，我們都知道市場對數據中心光模塊的要求可以歸納為以下6點：

? 低價格：數據中心大量使用光模塊的基礎，也是推動數據中心發展的動力；

? 低功耗：順應人類綠色發展的理念，在保護環境的前提下推動產業發展；

? 高速率：滿足日益增長的云計算，大數據等數據通信的要求；

? 高密度：提高單位空間內光傳輸信道的數量，達到提高數據傳輸容量的目的；

? 短周期：近期數據通信急速發展的特征，一般生命周期為3-5年；

? 窄溫度：數據中心光模塊的應用都是在有溫濕度控制的室內，因此有人提議工作溫度可定義成15度到55度之間比較窄的溫度范圍 -- 這是一種量體裁衣的合理做法。

通過分析上面的六點要求，我們可以得知光模塊市場具有積極開放，歡迎導入新技術的特征，以及探討新標準及應用條件的氛圍。同時數據中心光模塊市場是一個根據實際要求，合理地定義光模塊壽命及工作條件，充分優化光模塊性價比的市場。這一切為數據中心光模塊技術的發展提供了絕好的條件。

技術趨勢一：實現非氣密性封裝

    由于光組件（OSA）的成本占光模塊成本的60%以上，而光芯片降成本的空間已越來越小，所以最有可能降低成本的是封裝成本。在保證光模塊性能及可靠性的同時，推動封裝技術從比較昂貴的氣密封裝走向低成本的非氣密封裝成為關鍵。

    非氣密封裝需要在保證光器件自身非氣密性的前提下，同時進行光組件設計的優化，封裝材料以及工藝的改進等。其中以光器件（特別是激光器）的非氣密化最為挑戰。如果激光器件實現了非氣密化，昂貴的氣密封裝的確就不需要了?？上驳氖?，近年來行業內已有公開宣稱自己的激光器可以適用于非氣密應用的廠商?？v觀現在大量出貨的數據中心光模塊，多是以非氣密封裝為主?？磥矸菤饷芊庋b技術已經很好地被數據中心光模塊業界及客戶接受。

技術趨勢二：混合集成技術成為現實

    混合集成技術通常是指將不同材料集成在一起。也有將部分自由空間光學和部分集成光學的構造叫做混合集成。在多通道，高速率，低功耗需求的驅動下，要求相同容積的光模塊所能提供的數據傳輸量越大越好，所以光子集成技術漸漸地成為現實。

    光子集成技術的意義也比較廣泛：比如說基于硅基的集成（平面光波導混合集成，硅光等），基于磷化銦的集成等。典型的混合集成是將有源光器件（激光器，探測器等）集成到具有光路連接或者其他一些無源功能（分合波器等）的基板上（平面光波導，硅光等）。混合集成技術可以將光組件做得很緊湊，順應光模塊小型化趨勢，方便使用成熟自動化IC封裝工藝，有利于大量生產，是近期數據中心用光模塊行之有效技術的方法。

技術趨勢三：倒裝焊技術趨于成熟

倒裝焊是從IC封裝產業而來的一種高密度芯片互聯技術。在光模塊速率突飛猛進的今天，縮短芯片之間的互聯是一個有效的選項。通過金-金焊或者共晶焊將光芯片直接倒裝焊到基板上，比金線鍵合的高頻效果要好得多（距離短，電阻小等）。另外對于激光器來說，由于有源區靠近焊點，激光器產生的熱比較容易從焊點傳到基板上，對于提高激光器在高溫時的效率有很大幫助。因為倒裝焊是IC封裝產業的成熟技術，已經有很多種用于IC封裝的商用自動倒裝焊機。光組件因為需要光路耦合，因此對精度要求很高。這幾年光組件加工用高精度倒裝焊機十分搶眼，許多情況下已經實現無源對光，極大地提高了生產力。因為倒裝焊（也叫自動邦定貼片）機具有高精度，高效率，高品質等特點，倒裝焊技術已經成為數據中心光模塊業界的一種重要工藝。

技術趨勢四：COB技術大量采用

        COB（Chip On Board）技術就是通過膠貼片工藝（epoxy die bonding）先將芯片或光組件固定在PCB上，然后金線鍵合（wirebonding）進行電氣連接，最后頂部滴灌膠封。這種非氣密封裝工藝的好處是可以使用自動化。比如說光組件通過倒裝焊等混合集成以后，可以看成是一個“芯片”。然后再采用COB技術將其固定在PCB上。目前COB技術已經得到大量采用，特別是在短距離數據通信使用VCSEL陣列的情況。集成度高的硅光也可以使用COB技術來進行封裝。

技術趨勢五：硅光技術的應用

        首先，硅光技術的走向將會是光電集成（OEIC：Opto-Electric Integrated Circuits），也就是將目前分離光電轉換（光模塊）變成光電集成中的局部光電轉換，更進一步推動系統的集成化。不可否認，硅光技術可以實現很多功能，但目前比較耀眼的還是硅調制器。而硅光技術之所以難以進入光模塊市場，有以下3種原因：

? 硅光技術需要巨大的前期投入，這一點是很重要的限制因素。

? 在100G速率，傳統光模塊已經做得十分成功，硅光要大量進入不太容易。

? 硅光的大量應用也取決于業界對技術的開放與接受程度。

同時硅光技術也有以下3種技術優勢：

? 由于數據中心光模塊市場大量需求集中在2公里以內，加之低成本、高速率、高密度等的強烈要求，比較適合硅光的大量應用。

? 在200G，400G以上速率，由于傳統直接調制式已經接近帶寬的極限，EML的成本又比較高，對硅光來說將會是一個很好的機會。

? 如果在制定標準或協議時考慮到硅光的特點，在滿足傳輸條件的前提下放松一些指標（波長，消光比等），這將會極大地促進硅光的應用。

因此，如果硅光技術最終能克服限制因素，成功融合到光模塊之中，無疑將會推動光模塊技術的發展。

技術趨勢六：板載光學的應用

如果說OEIC是究極的光電集成方案，板載光學則是介于OEIC和光模塊之間的一項技術。板載光學將光電轉換功能從面板搬到主板處理器或者關聯電芯片之旁。因為節省空間而提高了密度，也減少高頻信號的走線距離，從而降低功耗。

                    板載光學最開始主要是集中在采用VCSEL陣列的短距離多模光纖中，然而最近也有采用硅光技術在單模光纖里的方案。除了單純光電轉換功能的構成以外，也有將光電轉換功能（I/O）和關聯電芯片（processing）封裝在一起的形式（Co-package）。板載光學雖具有高密度的優點，但制造，安裝，維護成本還較高，目前多是應用在超算領域。相信隨著技術的發展及市場的需要，板載光學也會逐漸進入到數據中心光互聯領域內來。