一. 可拔插光模塊結構
(1)光發射組件(TOSA):負責電信號轉光信號,包括激光器(DFB、EML、VCSEL)、光學耦合元件(光隔離器、光調制器)等。
(2)光接收組件(ROSA):負責光信號轉電信號,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)結構單元:光接口(連接光纖)、電接口(連接交換機/服務器)、外殼、解鎖機構等。
二. 電芯片分類
(1)DSP(數字信號處理器):負責高速信號的編解碼、色散補償、均衡、糾錯等功能。
(2)CDR(時鐘數據恢復芯片):重整波形,消除信號抖動、降低誤碼率。
(3)Driver(激光驅動芯片):放大電信號,驅動激光器發光。
(4)TIA(跨阻放大器):把PD/APD(光電探測器)的微弱電流轉換為后續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(激光驅動芯片/LDD)
(1)介紹:發射端高速模擬芯片,直接驅動DFB/EML激光器發光。
(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制電流,精確控制發光強度與波長。
(3)技術壁壘:電流驅動(高線性大電流,驅動難度極高)、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將電流信號線性轉換為電壓信號,輸出至LA做后續處理。
(3)技術壁壘:噪聲(高頻低噪聲設計)、工藝(SiGe、InP工藝)。
四. 發展趨勢
(1)LPO(線性直驅):移除DSP,部分信號補償和線性化放大任務轉由Driver和TIA來分擔,功能定位和價值量提升。
(2)NPO(近封裝光學):光引擎貼在交換機PCB,靠近交換ASIC;Driver與調制器合封、TIA與PD/APD合封。
(3)CPO(共封裝光學):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)。
優迅股份:主營光通信前端收發芯片,TIA、Driver全棧自研、配套國內頭部光模塊廠商。
光迅科技:光器件IDM國內龍頭,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,高端外購。
卓勝微:全球射頻芯片龍頭,依托SiGe BiCMOS Fab產線,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設計, 涵蓋TIA、 Driver等。
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