光模块是光通信系统中光信号和电信号转换的核心部件。光模块主要由光学器件、控制芯片、PCB、辅料和外壳构成。
光学器件（包括光芯片和光学元件组件）约占光模块成本70%以上，辅料（外壳、插针、PCB与电路芯片等）占光模块总成本近30%。
光模块的结构
光模块有多种分类方式，包括按封装方式、光口速率、传输距离、调制格式、是否支持波分复用、适用的光纤类型、光接口工作模式、光芯片类型、连接器接头类型、使用方式、工作温度范围等。
光模块的分类
光模块的命名规则如下：
光模块的命名规则
光模块按应用场景分为以下几类：
以太网光模块：主要用于数通市场，包括数据中心网络、运营商的城域网、骨干网。
光纤通道光模块：主要用于数通市场，用于存储和高性能计算网络。
光互连光模块：包括AOC，主要用于数通市场，用于短距离（＜20m）机柜内部的服务器和TOR交换机互联。
CWDM/DWDM光模块：用于各类光传输设备，包括数据中心互联和运营商网络。
无线前传、无线（中）回传：主要用于电信市场，用于电信运营商网络中的无线接入网。
有线接入光模块：主要用于电信市场，用于电信运营商网络中的点对多点光模块。
2022年以太网光模块在所有光模块中收入份额位居第一，为46%，出货量位居第二，占比为31%，主要应用于以太网交换机。CWDM/DWDM光模块的收入份额位居第二，为24%，但出货量占比为1%。
数据来源：LightCounting
光模块市场的驱动力由早年的骨干网络建设需求、光纤入户需求，转变为数据中心互连需求，当前数通市场已超过电信市场。
以太网光模块的收入在光模块市场中占比将近一半，市场空间超过百亿美金。以太光模块遵循IEEE 802.3标准，主要应用于数据中心、园区网络等。高速以太网光模块（200G、400G和800G）是以太网光模块需求增长的核心驱动。
数据来源：LightCounting
根据LightCounting最新报告，预计到2026年，以太网光模块市场将达到88.51亿美元，约为全球光模块市场规模的52%，22-26年复合增速11.7%。
800G光模块已有多家厂商推出，包括英特尔、II-VI、中际旭创、新易盛、光迅科技、华工科技、索尔思、剑桥科技和亨通光电等。
DR8和2*FR4 被更多云计算厂商作为主流方案推进，主要由于可与目前部署的400G模块平滑演进或对传，而 800G DR8 和 DR4 则作为硅光最有优势的方案成为硅光厂商重点布局的产品。
CPO（光电共封装）已成共识
CPO也就是将光模块不断向交换芯片靠近，缩短芯片和模块之间的走线距离，并逐步替代可插拔光模块，最终把交换芯片（或XPU）ASIC和光/电引擎（光收发器）共同封装在同一基板上，引擎尽量靠近ASIC，以最大程度地减少高速电通道损耗和阻抗不连续性，从而可以使用速度更快、功耗更低的片外I/O驱动器。
光模块的演变过程
图片来自：日月光
随着电口速率提升到112G，高速信号在PCB传输中的损耗随之增加，对PCB的设计难度、材料成本带来挑战，同时还需要在可插拔光模块和交换芯片之间的高速走线上增加更多的Retimer芯片，整机的运行功耗也将大幅提升。为了克服这些问题，CPO逐渐成为共识。
硅光子集成取代分立式结构
硅光子技术基于标准硅制造的硅衬底材料，利用半导体晶圆材料可延展特性，采用CMOS 等工艺应用于光电一体集成器件制造。其物理架构由硅衬底激光器、硅衬底光电集成芯片、光纤等辅助物料封装构成。
硅光技术的难点之一是集成激光器和调制器，PD各种被动器件，目前，相关技术主要包括独立激光器，混合集成，异质集成，单片集成等。
根据Yole预测，硅光模块市场将从2018年的约4.55亿美元增长到2024年的约40亿美元，复合年增长率达44.5%。
硅光模块市场预测
数据来源：Yole
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