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1.6T光时代开启:五大核心技术与工艺突围全解析

2026-07-07 14:37:55

2026年,随着AI算力集群向更高算力密度全面演进,1.6T光模块正式步入规模化放量元年。据预测,1.6T光模块出货量将从2025年的约250万只飙升至2026年的2000万只。然而,需求井喷的同时,上游核心元器件供应全线趋紧——DSP芯片交付周期拉长、高端EML产能保守、硅光晶圆产能抢夺激烈、隔离器成为“隐形咽喉”。与此同时,工艺与设备的突破正在成为破解产能瓶颈的关键。

本文系统梳理1.6T光模块的五大核心技术,并分别从“行业怎么做”和“方法与设备突破”两个维度,呈现当前产业的技术突围路径。


一、DSP芯片:5nm/3nm制程的寡头游戏

技术要点

数字信号处理器(DSP)是光模块中进行高速信号恢复和非线性补偿的核心芯片,直接决定传输距离和功耗。1.6T时代主流方案采用200G DSP,制程工艺已推进至5nm甚至3nm。

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行业现状:双寡头垄断,代工产能成瓶颈

高端DSP赛道呈现博通(Broadcom)与Marvell(收购Inphi)的双寡头垄断格局。两家公司凭借深厚的SerDes IP积累和PAM4编解码算法,几乎垄断头部云厂商的1.6T DSP供应。

核心瓶颈在于先进制程产能。DSP芯片高度依赖台积电的先进封装产能,而台积电的5nm/3nm产线被全球AI芯片(GPU/ASIC)严重挤压,DSP拿到的晶圆配额极为有限。流片和交付周期被大幅拉长,直接卡住高速光模块的放量节奏。

方法与设备突破

1. 设计优化: 头部模块厂商正在推动DSP与光引擎的协同设计,通过算法优化降低对DSP性能的极 致依赖,一定程度上缓解先进制程的压力。

2. 供应链多元化: 部分厂商开始评估联发科等二线DSP供应商方案,但短期内难以撼动双寡头格局。

3. 先进封装设备: 随着DSP制程推进,CoWoS先进封装成为关键。台积电等代工厂持续扩充2.5D/3D封装产能,相关封装设备(晶圆级键合、TSV刻蚀等)需求激增。

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传统钢网模板印刷到盛杰无钢网直印方式的转变,杜绝连锡短路、假焊虚焊不良


二、EML激光器:200G时代的分立方案主力

技术要点

对于传统分立方案,1.6T主流路线为8×200G,即8路200Gbps并行传输。EML(电吸收调制激光器)芯片是发光端的核心器件,对带宽、啁啾效应和可靠性提出极高要求。

行业现状:海外主导扩产保守,国产加速突围

日本住友(Sumitomo)等美日企业长期主导全球高端EML市场,掌握高良率和底层材料Know-how。然而,传统日系大厂面对AI激增需求时产能扩充策略保守,无法完全满足1.6T爆发带来的庞大缺口,高端EML供需出现剪刀差。

Lumentum面临超过30%的供需缺口,其EML出货量同比增长100%,200G EML营收环比增长超过一倍。整个行业正面临磷化铟(InP)激光器产能短缺,这是目前供应链中的瓶颈。

方法与设备突破

1. 国产IDM加速: 索尔思光电、长光华芯等国内IDM企业正快速推进高端EML的送样与量产。拥有垂直整合制造能力的企业在供应紧张背景下获得关键优势。

2. 晶圆尺寸升级: 行业正从四英寸晶圆向六英寸晶圆过渡。Coherent已首次出货包含六英寸晶圆组件的收发器,六英寸平台良率持续超过三英寸生产线。

3. 产能扩张计划: AOI计划到2027年将磷化铟激光器制造能力扩大约350%。Coherent计划2026年底前将内部磷化铟产能翻倍,到2027年底再翻一倍以上。

4. MOCVD设备: 激光器外延生长依赖MOCVD(金属有机化学气相沉积)设备,国产MOCVD的成熟正在降低激光器芯片的制造成本和交付周期。

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三、硅光技术:渗透率加速攀升的集成方案

技术要点

硅光(SiPho)技术将光学功能集成到硅芯片上,利用成熟的CMOS工艺实现高集成度和低成本。在1.6T时代,硅光方案渗透率预计将达到50%-70%。硅光方案需外置CW(连续波)激光器作为光源,且因硅光波导反射极强,必须配合高性能隔离器。

行业现状:设计百花齐放,FAB产能成关键

硅光产业链高度类似半导体:分为设计(Design)和流片(FAB)两端。设计端,中际旭创、新易盛等头部模块厂商自研硅光芯片,同时赛丽科技、羲禾科技等第三方设计公司提供标准化方案。

核心瓶颈在FAB端。Tower Semiconductor是目前硅光流片的核心代工厂,能否提前锁定Tower的晶圆产能,直接影响1.6T硅光模块的实际交付能力。

方法与设备突破

1. 晶圆产能锁定: 头部厂商通过与Tower等代工厂签订长期协议锁定产能,同时台积电、英特尔等大厂也在扩充硅光代工产能。

2. 硅光耦合设备(核心设备): 硅光芯片波导与光纤阵列(FA)或透镜(LENS)的耦合对准是核心的工艺难点,要求百纳米级定位精度。武汉形识智能推出硅光模块FA/LENS自动耦合装备,搭载自研高速直线电机模组与进口高精度角位台,实现百纳米级定位,耦合重复性优于0.5dB,生产效率较传统方案提升40%。

3. 自动化贴装设备: 800G/1.6T光模块对芯片贴装精度要求提升至±3微米级,需采用高精度固晶机(Die Bonder)和倒装焊设备。


四、光隔离器:高功率光源下的“隐形咽喉”

技术要点

光隔离器(Isolator)用于防止反射光对激光器造成损伤和噪声。1.6T时代,高功率光源普遍应用,且硅光方案因波导反射极强,隔离器成为必不可少的关键元件。

行业现状:制造壁垒高,扩产周期长

隔离器高度依赖法拉第磁光效应材料,涉及亚微米级精密光学组装与镀膜工艺。上游稀土原材料及特种光学材料供应链高度集中,扩产周期较长,正成为高速光模块产能扩张的卡脖子环节。

方法与设备突破

1. 材料供应链多元化: 国内厂商正在加速开发法拉第旋转片等核心材料的国产替代,降低对海外稀土供应链的依赖。

2. 精密组装设备: 隔离器生产依赖亚微米级光学对准与粘接设备,与透镜耦合设备技术同源,国内设备商正快速跟进。

3. 自动化检测: 隔离器性能测试需偏振消光比测试仪、插入损耗/回波损耗测试仪等专用设备,国产仪器仪表正在填补缺口。

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五、封装与测试:从劳动密集型向半导体化演进

技术要点

光模块制造正从传统劳动密集型产业向高自动化、高精度方向演进。封装工艺向2.5D/3D封装、TSV(硅通孔)等半导体级工艺升级。

行业现状:设备国产化率低,测试环节尤为突出

光模块封测流程包括贴片、键合、组装、耦合和测试。耦合与测试是壁垒价值量的环节。

测试环节:800G/1.6T光模块需120GBaud时钟恢复、65GHz示波器、1.6T误码仪等高端设备。2024年本土企业仅占中国光通信测试仪器市场16% 份额,海外Keysight、Anritsu占据约84%。


方法与设备突破

1. 全自动透镜耦合设备: 武汉来勒光电推出双透镜全自动耦合设备,集成自动上料、微量锡膏点印、激光测高、视觉识别、双透镜联调耦合、UV固化六大模块,耦合重复性<2%,胶层厚度误差<±2μm,实现无人值守生产。

2. 高精度贴片设备: 博众精工、猎奇智能等厂商推出适用于硅光模块的高精度贴片机,贴片精度达±3μm。

3. 测试仪器国产化: 联讯仪器、普源精电、鼎阳科技等在高速误码仪、采样示波器等领域加速突破,逐步替代进口。

4. AOI检测: 奥特维、快克智能等厂商的自动光学检测设备正从传统外观检测向三维缺陷检测升级,适应高密度封装需求。

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微米级焊点微量锡膏点印效果

总结与展望

1.6T光模块的放量不仅是速率的提升,更是产业链范式的重构:

· 上游元器件:DSP、EML、硅光、隔离器全线趋紧,拥有垂直整合能力(IDM)的厂商获得核心优势;

· 工艺升级:从传统分立封装向硅光集成、2.5D/3D封装演进,工艺精度从微米级迈向百纳米级;

· 设备国产化:耦合、焊料点印、贴装、测试等环节的国产设备正快速突破,成为破解产能瓶颈的关键力量。

展望2027年及以后,1.6T需求将继续攀升,3.2T预研已启动,CPO(共封装光学)将进入规模化部署阶段。届时,光电融合将从“选配”走向“标配”,而掌握核心工艺与设备能力的企业,将成为AI算力时代的关键赢家。

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盛杰无钢网锡膏点印设备


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