技术前沿 | 薄膜铌酸锂引领高速传输新时代
AI数据中心主要依赖400G及以上高速光模块,硅光DR模块成为主流,面临提升调制器带宽和效率的挑战,薄膜铌酸锂调制器成为未来高速率光模块的潜在解决方案。
AI数据中心的应用需求基本都是400G及以上的高速光模块,光模块速率的提升对芯片的带宽要求越来越高。目前400G以上速率的光模块有硅光和自由空间光两种技术方案,其中硅光的DR模块是目前的主流方案。
光模块的传输速率取决于调制器对光信号的调制速率,速率越高,调制器的带宽就需要越大。直调的DFB芯片的带宽在速率超过50Gbps之后很难提升,只能通过EML外调制来提升。但是EML芯片的成品率低,工艺制作难度大,成本高昂始终是个不容忽视的问题。在传统的自由空间光封装中,需要LD与Driver的带宽同时提升才能满足高速率的使用要求,在高速率应用中是个技术攻关与成本攻克难题。
硅光方案可以完美解决这个问题,对于多通道并行方案的封装,硅光的调制器速率在100G以内是足够用的,只需要外部增加一个DFB的大功率光源即可,调制功能由硅光PIC的调制器实现,DFB的芯片也不需要对调制带宽有过高的要求。并且硅光PIC的制作工艺与CMOS平台完全兼容,可以大规模批量生产。
当前,400G/800G光模块一般采用硅光调制器或EML激光器方案,可满足单波最高速率100Gbps的需求。硅光调制器带宽和电吸收调制器功耗的限制,实现单波200Gbps数据速率存在较大挑战,需要攻克调制器带宽和效率提升技术,以满足下一代1.6T及以上光模块的技术迭代需求。可预见比较成熟的替代方案是薄膜铌酸锂调制器,具有更高的带宽潜力和调制效率,在骨干相干通信网络中已实现规模化应用。针对短距离光模块应用,薄膜铌酸锂调制器的性能完全能支持800G、1.6T及更高速率光模块。
高速率调制器发展应用