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探索新概念 | 24 光模块的核心元器件:光芯片

2023-09-01 11:22:40来源:南方财经投教基地

在“算力时代”,光电共封装CPO技术发挥了重要的作用,该技术对光模块和光引擎厂商的综合实力提出了更高的要求。据统计,全球“CPO+光模块”市场规模在2022年已经达到35亿美元,预计到2027年将增长至60亿美元,“CPO+光模块”技术的未来发展前景十分广阔。

(1)光芯片是什么

实现CPO技术,主要需使用光模块和网络交换芯片器件。

其中,光模块中的光芯片,是光模块中最重要的元器件,在光模块中,光芯片的成本占比约为20%。

举例来说,我们的电脑若要连接网络,就需要安装光纤和“光猫”(也被称作“光调制解调器”),而这其中就要使用光芯片。

光芯片,又称光子芯片,是一种新型的光电子器件。具体来说,其以光波作为传输信息或运算数据的载体,以此实现光电转化。

(2)光芯片的器件构成

光芯片中主要含有激光器、光纤、波导、光调制器和光探测器等零件。

激光器在光芯片中发挥发射功能,其输出的光线经过光纤,可以传输到光芯片的其他部分。

光纤和波导在光芯片中发挥传输功能。一定条件下,光会发生全部反射现象。光纤和波导利用光的这一特性,对光信号进行传输,损耗较低。

光调制器在光芯片中发挥调制功能。通过电场,其可以改变光的波动状态,从而实现高质量的光信号调制。

光探测器在光芯片中发挥检测功能。作为转化光信号的器件,其利用光电效应产生电流,完成转化。

(3)与传统电子芯片相比,光芯片的优势

在计算速度方面,光芯片中光子的速度很快且存储能力强。相关资料显示,光芯片的计算速度约可达到电子芯片的三个数量级。

在功耗方面,光芯片的功耗非常小。例如,光芯片只需耗电4W就可达到电子芯片耗电300W的效果。

在互联性方面,光芯片中的光子与传统电子芯片中的电子相比,具有先天优势。作为玻色子,光子具有弹性,可以在不同波长光的情况下实现多路同时通信。

在集成度方面,光芯片优于电子芯片。因为光芯片上集成了大量的器件,故与传统电子芯片相比,其集成度更高,可以节省空间并节约成本。

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