400G到800G，光纤通信用光芯片的演进方向

5G

千兆网

高流量

数据通信中心

东数西算

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这些热门词汇，相信你也会在生活中曾听见过一两个。而它们都统统指向了一个正在蓬勃发展的领域——电信及数据通信。

在刚发布不久的行业预测中显示，2022年世界的5G用户将会突破10亿，比4G时代快了两年。而且，数据将持续高歌猛进，到2027年很有可能突破40亿。在中国，5G套餐用户有近9亿，千兆固定用户有5591万，相比2021年均有较大幅的增加。

看完电信，再来看数通方面。

流量需求则是日益增加，数据中心建设也在不断增大。智能手机用户的增加以及视频内容观看量的上升，让世界移动网络数据流量在两年内翻了一番。而这也直接促进了数据中心的发展，世界主要数据中心的建设投入相比去年同期增长20%。2022年年初，我国规划了10个国家数据中心集群，全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计，“东数西算”工程正式全面启动。今年以来，全国10个国家数据中心集群中，新开工项目25个，数据中心规模达54万标准机架，算力超过每秒1350亿亿次浮点运算，预计“十四五”期间，大数据中心投资还将以每年超过20%的速度增长，累计带动各方面投资将超过3万亿元。

▲ 国家发改委印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算例枢纽实施方案》

电信和数通市场的如火如荼，直接带动了光纤网络的建设，在光模块的速率升级、数量上也有了更高的要求。能帮助它进一步提高性能的关键，在于其中实现光电信号转化的光电探测器，也就是光芯片。

▲ 滨松公司光芯片生产线一隅

针对当前及未来的发展需求，光纤通信用光芯片的演进方向主要有5个：

宽带宽

从单波25G到单波50G/100G，乃至宽带宽的研发；

高性能

保证大带宽的情况下实现高响应度；

高可靠

满足ROSA端非气密封装、生产过程可追溯；

降成本

一直以来的话题；

高产能

提高量产能力，满足日渐增长的市场需求。

滨松公司为数据中心互联光模块及5G承载光模块，研发了一系列具有高一致性、高可靠性的InGaAs PIN PD探测器（单点、阵列、前照式、背照式），覆盖25 G~800 G中长距离（500 m~10 km）光模块需求。沿着宽带宽、高性能、高可靠性、降成本、高产能这6个维度，光芯片的研制和生产也有了一些Z新的发展：

宽带宽

目前，滨松InGaAs PIN PD探测器可覆盖从单波25G到单波100G的应用，单波200G产品也在研发中。

高性能

在单点产品中，除了前照式外，针对10 km及更长距离的传输应用，滨松还可提供背照式产品。但背照式探测器要实现高灵敏度和较好的光耦合效率，其光敏面需要一个透镜来达到目的。滨松PD表面具有一个40 μm光敏面的InP透镜，大大增加了收光效率，且易耦合。响应度高达0.85 A/W，带宽则做到了37 GHz。

而此透镜是直接生长在芯片上的，产品良率为一个很大的挑战。利用自有的独特半导体材料生长工艺，对此，滨松可以给予极大的保障，全方位支持中长距通信的应用需求。

高可靠性

滨松光纤光通信用光芯片产品采用了一种很特别的结构：Mesa+Planner结构，实现了低结电容、高速、高可靠性，全系产品可支持非气密封装，满足了目前光模块的非气密要求。

滨松光半导体的研发史可以追溯到1958年，而从那时起，就一直秉承着全产线In house的理念。通过长足的发展，以及光电半导体越加广泛的应用，逐渐拓展了类型丰富的产品，并磨练出了许多自有的独特半导体技术。各类质量和环境资质也是一应俱全，从工艺、制程上进一步保障了产品的高可靠性。

▲ 滨松InGaAs探测器通过掌握核心技术——晶圆生长，芯片刻蚀，芯片切割，芯片测试，实现了所有的生产工序和测试均在内部工厂完成，保证了产品的品质

▲ 滨松半导体加工车间一隅

▲ 滨松各种类型，各种封装的探测器、LED产品

▲ 滨松相关质量和环境资质

降成本&高产能

在成本方面，全新的正照式产品被推出，采用shrink package，有了更多低成本产品方案的选择。

▲ 芯片尺寸：左：290×420×150 μm；右：240×290×150 μm

而为了满足日益增长的化合物半导体的需求，近年，滨松相继成立了数个化合物半导体相关的新工厂。一方面，希望通过更高的生产水平来促进探测器成本的进一步优化；另一方面，助力了产能的扩大。

▲ 2017年建成的滨松都田制作所第3栋，专门用于化合物半导体的研发和生产

作为一家拥有近70年历史的光电企业，接下来，滨松也衷心希望通过不断精进自身的技术，为高速光纤光通信的发展提供更好的可能。

直播讲座预告

题目：从400G到800G，滨松探测器方案主讲：滨松中国光通信项目技术负责人 蔡红志时间：2022年9月2日 15:00

报告将以核心光电芯片厂商的视角，详解光纤光通信市场需求和未来发展，并分享滨松探测器产品Z新的发展和未来的演进方向。工程师也将带来滨松光纤光通信用光芯片的整体方案详解，包括：相关产品原理、参数解析、选型；滨松工艺（定制化能力展示）。更有现场抽奖活动，期待你的参加~ 
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