一. 可拔插光模塊結(jié)構(gòu)
(1)光發(fā)射組件(TOSA):負(fù)責(zé)電信號轉(zhuǎn)光信號,包括激光器(DFB、EML、VCSEL)、光學(xué)耦合元件(光隔離器、光調(diào)制器)等。
(2)光接收組件(ROSA):負(fù)責(zé)光信號轉(zhuǎn)電信號,包括光電探測器(PIN、APD)、跨阻放大器(TIA)等。
(3)控制單元:DSP(數(shù)字信號處理器)、MCU(微控制單元)、PCB電路板、PMIC(電源管理芯片等)。
(4)結(jié)構(gòu)單元:光接口(連接光纖)、電接口(連接交換機(jī)/服務(wù)器)、外殼、解鎖機(jī)構(gòu)等。
二. 電芯片分類
(1)DSP(數(shù)字信號處理器):負(fù)責(zé)高速信號的編解碼、色散補(bǔ)償、均衡、糾錯等功能。
(2)CDR(時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)芯片):重整波形,消除信號抖動、降低誤碼率。
(3)Driver(激光驅(qū)動芯片):放大電信號,驅(qū)動激光器發(fā)光。
(4)TIA(跨阻放大器):把PD/APD(光電探測器)的微弱電流轉(zhuǎn)換為后續(xù)電路能識別的電壓信號。
(5)LA(限幅放大器):將TIA輸出的信號二次整形放大。
三. Driver/TIA概覽
3.1 Driver(激光驅(qū)動芯片/LDD)
(1)介紹:發(fā)射端高速模擬芯片,直接驅(qū)動DFB/EML激光器發(fā)光。
(2)工作流程:接收DSP輸出的電信號,放大并整形為激光器所需的調(diào)制電流,精確控制發(fā)光強(qiáng)度與波長。
(3)技術(shù)壁壘:電流驅(qū)動(高線性大電流,驅(qū)動難度極高)、信號完整性(高速信號抖動、眼圖畸變控制)。
(4)用量:通常為1顆/通道,如1.6T=16通道、3.2T=32通道,用量隨速率翻倍增長,與TIA1:1配對。
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3.2 TIA(跨阻放大器)
(1)介紹:接收端高速模擬芯片,光信號轉(zhuǎn)電信號的核心橋梁。
(2)工作流程:光電探測器接收光信號后,輸出微弱電信號;TIA將電流信號線性轉(zhuǎn)換為電壓信號,輸出至LA做后續(xù)處理。
(3)技術(shù)壁壘:噪聲(高頻低噪聲設(shè)計)、工藝(SiGe、InP工藝)。
四. 發(fā)展趨勢
(1)LPO(線性直驅(qū)):移除DSP,部分信號補(bǔ)償和線性化放大任務(wù)轉(zhuǎn)由Driver和TIA來分擔(dān),功能定位和價值量提升。
(2)NPO(近封裝光學(xué)):光引擎貼在交換機(jī)PCB,靠近交換ASIC;Driver與調(diào)制器合封、TIA與PD/APD合封。
(3)CPO(共封裝光學(xué)):光引擎+交換ASIC同封裝體,Driver、TIA均集成至硅光芯片。
五. 市場競爭格局
海外巨頭長期壟斷高端市場:MACOM(美)、Marvell (美)、Semtech(美)、MaxLinear(美)。
優(yōu)迅股份:主營光通信前端收發(fā)芯片,TIA、Driver全棧自研、配套國內(nèi)頭部光模塊廠商。
光迅科技:光器件IDM國內(nèi)龍頭,覆蓋光芯片、光器件、光模塊、NPO/CPO光引擎;中低速TIA/Driver自研量產(chǎn),高端外購。
卓勝微:全球射頻芯片龍頭,依托SiGe BiCMOS Fab產(chǎn)線,切入光通信電芯片賽道,TIA/Driver流片完成、客戶送樣驗證中。
金字火腿:參股公司中晟微(持股9.1%)主營光模塊電芯片研發(fā)設(shè)計, 涵蓋TIA、 Driver等。
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