未來幾年光模塊將主要應(yīng)用于5G電信、數(shù)據(jù)中心以及消費光子類三大領(lǐng)域，尤其以電信和數(shù)據(jù)中心市場為主，消費光子領(lǐng)域仍處于早期研發(fā)和起步階段。

整體來看，當(dāng)前光模塊絕大部分的應(yīng)用場景仍局限在電信和數(shù)據(jù)中心信息傳輸中。受益于數(shù)據(jù)中心流量持續(xù)增長、傳輸速率不斷升級、5G等新需求開始顯現(xiàn)，光模塊行業(yè)處于出貨量持續(xù)增長、價值量不斷提升的行業(yè)景氣通道。

2019年將成為光模塊市場的關(guān)鍵一年, 400GbE光模塊開始規(guī)?；渴?，對于擁有高端光收發(fā)模塊研發(fā)能力的廠商來說是一次重要的歷史機(jī)遇期。

云計算在全球的快速增長推動了對大容量數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的巨大需求。雖然由于固定和移動寬帶服務(wù)過早推動了網(wǎng)絡(luò)帶寬升級影響了新模塊技術(shù)的演進(jìn)，但是由于服務(wù)器虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)的擴(kuò)展，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的機(jī)器流量快速增長也改變了光模塊創(chuàng)新和部署的趨勢。

根據(jù)某調(diào)研機(jī)構(gòu)的最新數(shù)據(jù)顯示，超大規(guī)模供應(yīng)商運營的大型數(shù)據(jù)中心數(shù)量在2018年增長了11%, 到年底達(dá)到430家。2018年亞太地區(qū)和歐洲、中東和非洲地區(qū)在數(shù)據(jù)中心方面占據(jù)最突出的位置，但是美國仍占據(jù)主要云和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的40%。

在超大規(guī)模運營商中，亞馬遜和谷歌在2018年新建了最多的數(shù)據(jù)中心，占新建總數(shù)的一半以上；另外，阿里巴巴和甲骨文在數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)也非常廣泛，其余的數(shù)據(jù)中心企業(yè)主要集中在美國（蘋果, Facebook, Twitter, eBay, 雅虎）或中國（百度、騰訊）。

“Hyperscale的增長勢頭近年來絲毫不減，這些公司的營收每年平均增長24%，資本支出增長超過40%, 其中大部分用于新建數(shù)據(jù)中心?！痹撜{(diào)研機(jī)構(gòu)的首席分析師兼研究總監(jiān)John Dinsdale表示，“除了正在運營的430個超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，目前還有132個處于不同規(guī)劃和建設(shè)階段的數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)熱潮沒有盡頭！”

低成本低功耗是數(shù)據(jù)中心對光模塊要求
數(shù)據(jù)中心建設(shè)的浪潮對光收發(fā)模塊的研制產(chǎn)生了重大影響，這在封裝形式的選擇上體現(xiàn)尤為明顯。電信級應(yīng)用首先采用CFP模塊形式的100G技術(shù)，但是在數(shù)據(jù)中心更密集、更低功率的接口需求下，人們越來越多地選擇SFP+, QSFP28等模塊封裝方案。

在更快速率的光學(xué)模塊方面, DWDM使得多線路增加帶寬的概念在線路側(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用了20年，而在短距離數(shù)據(jù)中心場景中波分復(fù)用的概念同樣被引用。比如在500米短距離應(yīng)用中，傳統(tǒng)的100G PSM4使用4個25G激光器分別調(diào)制4路信號經(jīng)4根光纖（MPO高密度連接器）傳輸100G的總體速率；另一種主流方案100G CWDM4采用4路不同波長的25G激光器通過MUX/DeMUX合分波。

隨著超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心市場的擴(kuò)展，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為第一個要求400G以及以上數(shù)據(jù)速率傳輸模塊的場景，滿足這一要求的動力將導(dǎo)致市場的幾個根本性轉(zhuǎn)變。增加信道數(shù)目、PAM4高階調(diào)制或是提高調(diào)制速率三種途徑都能實現(xiàn)400G光模塊的速率要求，但是未來的模塊需要在通道數(shù)、帶寬之間取得平衡，以適應(yīng)允許的功率范圍。

現(xiàn)階段人們還無法使用單一激光器降低成本，只能依靠優(yōu)化無源器件的價格來提升競爭力。實現(xiàn)最低的成本，能夠高效地大批量生產(chǎn)的能力——這推動了收發(fā)器組件設(shè)計的創(chuàng)新，重點是利用集成、自動化、晶圓級生產(chǎn)和氣密性封裝的優(yōu)勢。這種創(chuàng)新在接收光子學(xué)組件(ROSA)和發(fā)射光子學(xué)組件(TOSA)中是顯而易見的，比如易飛揚(Gigalight)的Mini TOSA正是行業(yè)領(lǐng)先的設(shè)計體現(xiàn)。

總之，鑒于對機(jī)器容量需求的高增長，數(shù)據(jù)中心正在向400G互連進(jìn)行遷移。數(shù)據(jù)中心光模塊尺寸減小、成本低、功耗要求低的趨勢需要光模塊支持高階調(diào)制，同時采用高度集成和晶圓級封裝技術(shù)，以實現(xiàn)關(guān)鍵器件的成本降低。

數(shù)據(jù)中心400G光模塊市場前瞻
根據(jù)OVUM統(tǒng)計，全球光模塊/器件（包括光模塊和各類無源器件）市場規(guī)模在100億美元左右，年復(fù)合增速8.7%, 其中光模塊占比57%左右（OVUM數(shù)據(jù)2016年光器件/模塊總收入95.54億美元，其中光模塊總收入55億美元）。

現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心的100G方案已經(jīng)成熟, 2019年400GbE初期部署將開啟, 400GbE模塊的攀升將從400G-DR4開始。谷歌2018年開始部署2*200GbE光收發(fā)器，騰訊也于2018年的三四月份開始了400G系統(tǒng)級測試。

LC預(yù)計, 200GbE, 2*200GbE和400GbE需求將把云計算的市場規(guī)模從2018年的23億美元擴(kuò)張到2023年的68億美元, Ovum預(yù)測從2019年到2023年400G光模塊市場的CAGR將高達(dá)221%。

上圖是國內(nèi)主要數(shù)據(jù)中心的光模塊部署規(guī)劃。400G光模塊的封裝主要以QSFP-DD為主流，QSFP-DD標(biāo)準(zhǔn)組織成立于2016年3月，宗旨是“打造200/400Gbps以太網(wǎng)應(yīng)用密度翻倍的QSFP光模塊”。QSFP-DD對模塊的性能、功能和良率等提出了更高的要求，并且QSFP-DD與原先的QSFP28擁有向后兼容性，在每個1U面板上可以布置36個端口，極大地提升了傳輸容量。

針對400G產(chǎn)品, IEEE和OIF等組織分別發(fā)布新標(biāo)準(zhǔn)，這標(biāo)志著400G光模塊真正迎來批量應(yīng)用的時期。

? IEEE 802.3成立下一代200G與400G多模光纖物理層研究組，探索通過多模光纖實現(xiàn)200G/400G以太網(wǎng)的有效方法。

? IMT-2020(5G)推進(jìn)組5G承載工作組首次完成多廠家多類型的5G承載光模塊測評。測評工作從2018年11月底啟動，中國信通院標(biāo)準(zhǔn)所承擔(dān)具體測評任務(wù)，多家光模塊商參加了測試。

? 以太網(wǎng)聯(lián)盟進(jìn)行25G-400G端口互操作性plugfest。2018年12月，以太網(wǎng)聯(lián)盟在美國新罕布什爾大學(xué)互通實驗室舉辦第二次高速網(wǎng)絡(luò)互通測試，為從25G到400G各類以太網(wǎng)技術(shù)開發(fā)者提供一次標(biāo)準(zhǔn)符合和互通測試的機(jī)會。

小結(jié)
超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的發(fā)展改變了整個光模塊市場的格局，雖然在過去的10年里光模塊主要應(yīng)用在城域網(wǎng)、核心網(wǎng)等典型領(lǐng)域。

從2019年開始, 400G光模塊產(chǎn)品將全面于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心部署，光模塊供應(yīng)商可以通過改善激光器調(diào)制方式(EML/DML等), PAM4高階調(diào)制以及DSP芯片補償來驅(qū)動器件性能，優(yōu)化無源器件的價格降低器件成本。

400G數(shù)據(jù)中心對于所有光模塊廠商來說都是巨大的機(jī)遇，在趨于白熱化競爭的行業(yè)里，未來誰主沉浮尚未可知。