光模块行业专题报告：降本降耗趋势显著，聚焦技术创新

　　光通信器件指应用于光通信领域的光电子器件以及配套集成电路。光通信器件 按照在信息流中的不同作用可以分为五大类，包括光信号的产生、调制、传输、处 理以及探测。光收发模块在信息流中对应着光信号的产生、调制和探测；光分路器 和光放大器对应着信号处理。光通信器件按照物理形态的不同分为芯片、光有源器 件、光无源器件、光模块与子系统四类。其中有源光收发模块的产值在光通信器件中占比最高，其性能主导着光通信网络的升级换代。

　　光模块是实现光信号输入过程中光电转换和电光转换功能的光电子器件。所有信息通信信号初始状态都是电信号（模拟/数字），否则 IC 芯片无法处理。要实现光 纤通信，信号发射端需要将电信号转换为光信号，通过光纤传输到远端。信号接收 端，光探测器接收到光信号，并转化成可处理的电信号。光模块可按照速率、距离、 封装方式等多种类型进行分类。从封装来看，光模块有多种封装形式，适配不同尺 寸、功耗和速率需求。目前光模块的封装以可插拔形式为主，具备小尺寸、低功耗 的优势，部分长距高速相干领域追求高性能，仍采用不可插拔形式。随着交换容量 增大、端口密度变大、功耗增加等挑战日益严峻，LPO/CPO 成为行业重要的技术创新。

　　光模块的结构使得其具备光电转换的功能。光模块通常由光发射器件（TOSA， 含激光器）、光接受器件（ROSA，含光探测器）、功能电路、光（电）接口、导热架、 金属外壳等部分组成。从发射端来看，驱动芯片对原始电信号进行处理，然后驱动 半导体激光器（LD）发射出调制光信号；从接受端来看，光信号进入接收端端后， 由光探测二极管（PD）转变为电信号，经前置放大器后输出。功能电路集成了时钟、 数据恢复芯片以及激光器驱动芯片等。

　　电芯片、主控芯片、TOSA、ROSA 在光/电转换过程中起着重要的作用。以 4x25Gps 光模块通信方案为例，通过 MCU 控制芯片与电接口利用 I2C 引脚进行数据 交互，将 4 路速率高达 25Gbps 的电信号传送给时钟和数据恢复芯片 CDR；然后 MCU 控制芯片将经过 CDR 处理后的 4 路电信号发送给驱动激光器，使得 4 通道的驱动激 光器能够驱动 TOSA 组件，从而让 TOSA 组件发出一路速率为 100Gbps 的光信号； 通过光纤传输达到光接口的 100Gbps 光信号进入到 ROSA 组件中；MCU 控制芯片与 电接口进行数据交换，让 ROSA 组件将这一路 100Gbps 光信号转换成 4 路 25Gbps的电信号发送给 TIA；TIA 将这 4 路电流信号处理成一定幅度的电压信号，经过 CDR 处理后通过电接口输出。