光模块行业深度研究报告1、光模块是数通与电信网络高速互联的关键器件1.1、光模块是光通信系统核心部件之一，完成光电信号转换功能全球信息互联规模不断扩大，纯电子信息的运算与传输能力的提升遇到瓶颈，光电信息技术正在崛起。在传统的通信传输领域，早期通过电缆进行信号传输，但电传输损耗大、中继距离短、承载数据量小、信号频率提升受限，而光作为载体兼有容量大、成本低等优点，商用传输领域已逐步被光通信系统替代。光通信系统主要包括光设备（及子系统）、光纤光缆和光器件。其中光纤光缆包括光纤和有源线缆。光设备包括电信设备和数通设备。光器件包括光芯片、有源器件和无源器件等，光模块是光器件的一种。光器件的作用是通过光电元件实现光信号的发射、接收、信号处理等功能，在光通信产业链中占据约18%的产业价值。如果将光通信产业链按照光器件、光设备、光纤光缆进行产业价值的拆分，根据2021中国光网络大会的统计计算，光器件作为光通信中的核心，占据18%的产业价值。光纤光缆的产业价值为31%、光设备的产业价值为51%。光模块是光通信系统的核心器件之一，由各种无源器件以及光电芯片组合封装。光模块构成了数据中心互连、5G承载网络和全光接入网络的基础单元，主要完成光电/电光转换功能。近年来随着速率的逐渐提升，其在系统设备中的成本占比不断攀升，已成为各应用领域高带宽、广覆盖、低成本和低能耗的关键要素。为完成光电/电光转换，光模块的电口端插入交换设备或者基站设备，光口端连接光纤，帮助设备接入光网络。1.2、光模块封装方式繁多，应用场景丰富，核心部件为光电芯片光模块通常由光发射组件、光接收组件、驱动电路和光/电接口等组成，其核心功能是电/光和光/电信号的转换，由光电芯片完成。在发送端，一定速率的电信号经驱动芯片处理后驱动激光器发射出相应速率的调制光信号，通过光功率自动控制电路，输出功率稳定的光信号。在接收端，一定速率的光信号输入模块后由光探测器转换为电信号，经前置放大器后输出相应速率的电信号。光模块的主要器件包括：1）TOSA（TransmitterOpticalSubassembly）：实现电/光转换，主要包括激光器以及相关无源器件，有TO-CAN、Gold-BOX、COC、COB等封装形式。2）ROSA（ReceiverOpticalSubassembly）：实现光/电转换，主要包括光探测器（PIN光电二极管/APD雪崩光电二极管）以及相关无源器件，封装类型一般和TOSA相同。PIN可用于中短距离距的光模块，APD主要应用于长距光模块。3）CDR（ClockandDataRecovery）：时钟数据恢复芯片，作用是在输入信号中提取时钟信号，并找出时钟信号和数据之间的相位关系，补偿信号在走线、连接器上的损失。在高速场景需要光/电口调制模式转换的情况下需要采用DSP芯片。4）LDD（LaserDiodeDriver）：将CDR的输出信号，转换成对应的调制信号，驱动激光器发光。不同类型的激光器需要选择不同类型的LDD芯片。在短距的多模光模块中（例如100GSR4），一般来说CDR和LDD是集成在同一个芯片上的。5）TIA（Transimpedanceamplifier）：跨阻放大器，探测器将光信号转换为电流信号，TIA将电流信号处理成一定幅值的电压信号。6）LA（LimitingAmplifier）：限幅放大器，将跨阻放大器的信号限制成等幅的电信号，给CDR和判决电路提供稳定的电压信号。7）MCU：负责控制光模块运行，完成模块信息的监控，例如温度、电压、电路以及功率等等，通过这些参数判断光模块的工作状况，便于光通信链路的维护。其中，光模块的核心光芯片包括激光发射芯片（通常是TOSA中的激光器）和接收芯片（通常是ROSA中的探测器）。电芯片包括CDR、DSP、LDD、TIA、LA等。光模块封装方式多样化：随着光电子器件的发展和集成度的不断提高，光电器件的性能和传输带宽逐渐增加。为应对不同使用场景，光模块实现了更高速率传输和更小的尺寸，因此其封装方式一直以来也不断发展，持续演进。针对不同的速率和场景，可以选择SFP+、SFP28、QSFP28、CFP2、QSFP-DD、OSFP等多种封装形式。电信和数通的用户可以根据网络的性能、拓扑结构和成本考量，设计灵活的解决方案。光模块封装体积持续下降：以CFP系列封装类型为例，早期的100GCFP光模块...
