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aI算力浪潮下光模組透鏡的潛力 AI算力已從過去的以CPU為中心轉向以GPU為中心,光模組作為電信號與光信號轉換的橋樑,其部署數量與GPU的數量呈現出強烈的正向相關性,那過去在H100的時代每顆GPU 平均需要配備2至3個800G光模組(光模組看自己怎麼兜),那進到進入 B300 或未來更高等級的 Blackwell 系統後,網路帶寬都從400G向800G再到1.6t以上,單顆GPU需求量提升到4-4.5個,在asic中比例可能會到1:8,那這種乘數效應其實不只應用在模組數量上,在內部通道數量上也一樣,那為什麼光學透鏡對於光模組那麼重要,主要是因為光束整形與耦合,一般激光器(如 EML 或 VCSEL)發出的光具有一定的發散角,所以如果不經過透鏡透鏡進行準直與聚焦,光根本沒辦法高效打進直徑僅為數微米的光纖纖芯中。 短距跟長距的光模組的透鏡所使用的方式也會有所不同,像短距,通常採用 VCSEL 激光器陣列。這類模組傾向於使用微透鏡陣列(MLA),將多個(通常為 8 個)透鏡集成在一個透明基板上

實現多通道光信號的並行傳輸與耦合,中長距,通常採用 EML 激光器或矽光技術路徑。 這類模組對光束質量要求更高,往往需要分立的非球面模壓玻璃透鏡進行精準準直 。在矽光模組中,透鏡甚至可能直接集成在光學引擎內部,或者使用高性能的玻璃微透鏡與光纖陣列(FAU)進行耦合 。 如果以800G模組為例,發射端8個LD通道,每個通道配備1枚準直透鏡,接收端則是8個PD通道,每個通道配備 1 枚聚焦透鏡或使用 1 組 MLA,照這個邏輯其實單個 800G 或 1.6T 光模組內部的透鏡總用量通常在 8 到 16 枚之間,隨著1.6T到來,雖然單通道速率提升至 200G,但其實因為總帶寬的關係8 通道甚至 16 通道的設計依然是主流,所以單個模組對透鏡的需求量依然有一定的量

那剛剛所說也三種會用到的最大量的是單體非球面模壓玻璃透鏡,其次是微透鏡陣列 (MLA),最後則是慢慢減少的塑膠透鏡(主要用在低階AOC),在光學透鏡領域,具備技術領先地位的是中國廠商天孚通信,主要是在800G/1.6T 光學引擎及透鏡陣列領域擁有極高的技術壁壘,且也與NV或Fabrinet有深度合作關係,台廠像上詮追趕仍需一定時間及程度,我認為較有潛力的則是像大立光,因為過去在手機與投影鏡頭領域積累了數十年的非球面模壓玻璃技術,這正是1.6T 模組應對單波 200G 訊號時所需的關鍵技術,但目前技術仍不成熟,仍需一定時間的努力 況且在LPO/CPO對於透鏡的需求更為重要,先說LPO主要是因爲去除了DSP,所以系統失去了對電信號抖動的強大補償能力。在這種情況下,光學路徑的損耗與色散必須降至最低。

這對透鏡的透光率、偏振相關損耗以及反射指標提出了比傳統 DSP 模組高出 30% 以上的要求,另外在cpo的部分則是因為光道更加密集,分立式透鏡將被超高密度的玻璃波導耦合器或矽基納米透鏡取代,雖然單一透鏡的價值可能被壓縮,但集成透鏡功能的光學耦合背板將成為高單價的獨立產品,雖然這部分目前為康寧具有獨特領先地位,但台廠像大立光仍具有吸引力