CW Laser:硅光与CPO无法绕开的外置光源

2026-07-20

硅光经常被理解成用硅替代传统光芯片,但硅擅长传输和调制光,却不擅长高效率地产生光。进入800G、1.6T与CPO之后,InP CW Laser不仅没有退出,反而从模块内部的配套器件变成平台级外置光源。真正的门槛也不是单点输出功率,而是在高温下同时维持耦合后功率、墙插效率、窄线宽、低RIN、偏振稳定和长期寿命。CPO把激光器移到可更换的ELSFP中,解决了热与维修问题,也增加了连接损耗、光功率分配和系统冗余要求。CW Laser的竞争正在从芯片参数走向光源系统。

一、硅光越向前,越需要有人负责发光

市场讨论硅光,最容易形成的印象是:传统III-V族光芯片会被硅平台逐步替代。

这个判断只对了一半。

硅光可以利用成熟半导体工艺制造波导、分光器、调制器和部分探测结构,把多个光学功能集成进一颗PIC。但硅是间接带隙材料,难以像磷化铟那样高效率地产生通信波段光。一个硅光引擎即使集成了复杂调制和路由功能,仍需要外部激光器向其中注入连续光。

因此,硅光改变的不是“要不要激光器”,而是激光器放在哪里、需要输出多少功率,以及一个光源要服务多少个通道或光引擎。

在可插拔硅光模块中,CW Laser可以放在模块内部,为硅光调制器供光;进入CPO以后,光引擎靠近交换ASIC,激光器往往被移到前面板可更换的外置光源模块中,再通过光纤向封装内的光引擎送光。

光越靠近芯片,激光器反而越需要离开芯片旁边的高温区域。硅光提高了光子集成度,却把CW Laser从普通器件推成了整个系统的光功率入口。

二、CW Laser不是信号本身,而是信号的“电源”

EML和DML会直接对激光输出进行调制,光源同时承担发光和写入信号。CW Laser则持续输出相对稳定的光,由外部调制器把电信号加载到光载波上。

这种分工让硅光PIC能够集中完成调制、复用和路由,也让光源可以独立优化功率、效率和可靠性。对CPO而言,一个ELSFP中的多颗CW Laser甚至可以为多个光引擎提供光功率。

这使CW Laser更接近光学系统里的电源。它不直接决定每一比特内容,却决定后续调制器有多少可用光功率。激光输出先经过芯片耦合、光纤、连接器、分光结构和硅光波导,再经历调制插损,最终到达接收端。任何一处损耗都会消耗链路预算。

因此,芯片标称输出功率不是系统真正拿到的功率。客户更关心的是在规定温度、电流和寿命条件下,经过封装与连接后还有多少稳定光功率。

如果把CW Laser只理解成一颗高功率DFB,就会漏掉它与光纤耦合、偏振、连接、散热和冗余共同构成的光源系统。

三、第一卡点不是功率,而是高温下的有效功率

随着硅光和CPO提高通道数量,CW Laser最直观的升级方向是提高功率。更高功率可以覆盖更多光学损耗,也可以通过分光服务更多通道,从而减少激光器颗数。

但激光器功率提高以后,电流和热量也会上升。结温升高会降低斜率效率,引起波长漂移和输出下降,并加速器件退化。数据中心最终需要的不是室温实验室里的一次峰值,而是在50°C甚至更高环境中长期工作的有效功率。

Coherent在2025年9月开始向部分客户送样400mW CW Laser。公司披露该器件在55°C下稳定输出高于400mW,线宽低于200kHz、RIN低于-145dB/Hz,计划于2026年第三季度量产和全面供货。Lumentum在OFC 2026展示的SHP Laser则在25°C下输出超过1W、50°C下超过800mW,线宽低于100kHz。

这两组参数体现了行业升级方向,但事实等级并不相同。Coherent处于送样并给出计划量产时间,Lumentum的800mW级产品是展会展示。参数领先是技术信号,不等于规模收入已经形成。

更重要的是,高功率必须与效率一起看。如果为了增加输出而大幅提高电功耗,激光器会重新把热压力带回CPO系统。墙插效率、热阻、耦合损耗和冷却方式共同决定最终每瓦电能可以变成多少可用光功率。

因此,CW Laser的第一卡点不是单点功率,而是高温下的耦合后有效功率,以及实现这一功率所需的电和热成本。

四、功率之外,还有四个不能丢的指标

第一个指标是线宽。激光频谱越窄,光载波越稳定。在直接检测系统中,线宽不是唯一决定项,但随着更复杂调制、波分复用和Coherent-lite等路线出现,线宽会直接影响系统性能。高功率与窄线宽同时实现,比单独提高功率更难。

第二个指标是相对强度噪声,也就是RIN。激光输出中的强度波动会进入链路噪声预算,压缩接收端信噪比。通道速率越高、系统余量越窄,低RIN越重要。

第三个指标是边模抑制比和波长稳定。多通道WDM或共享光源系统需要激光器维持稳定主模,并把波长锁在规定范围。温度变化、电流变化和老化都可能引起漂移。

第四个指标是长期可靠性。高功率激光器持续在较大电流密度与热应力下工作,暗线缺陷、端面退化、封装应力和污染都可能造成失效。客户需要的是多年运行的统计寿命,而不是一次老化测试通过。

这四项指标彼此牵制。提高输出功率可能增加热与噪声;降低温度可以改善性能,却增加制冷器功耗和模块复杂度;提高耦合效率可以减少所需芯片功率,却对封装精度和偏振控制提出更高要求。

单点参数漂亮,不等于外置光源可以量产。CW Laser真正的工程门槛,是在功率、效率、噪声、波长和寿命之间找到可制造的工艺窗口。

五、ELSFP把芯片问题变成了系统问题

CPO把光引擎放到交换ASIC旁边以后,为什么不把激光器也放进去?

因为激光器对温度敏感,也属于系统中需要重点管理寿命和失效的器件。将它与高功耗ASIC共同封装,会提高热设计和维修难度。一旦激光器失效,客户不希望更换整块昂贵交换封装。

ELSFP的设计由此出现:把一组CW Laser放进前面板可插拔模块,通过盲插光连接器把光送入CPO光引擎。OIF在2025年1月发布ELSFP 02.0实施协议,定义了面板可插拔外置光源形态。它的核心价值不是创造一种新激光器,而是为CPO提供多源、可更换和可维护的光源边界。

但ELSFP也引入新的工程卡点。

首先是连接损耗。激光输出需要经过芯片到光纤耦合、模块盲插连接、光纤路由和光引擎耦合,每个接口都会减少有效功率。其次是偏振管理,部分硅光调制器对偏振敏感,需要保偏光纤和连接结构。再次是眼安全,高功率不可见红外光从前面板进入系统,必须避免维护人员暴露。最后是冗余和故障隔离:一个光源服务多个引擎可以提高效率,也会扩大单点失效影响。

TE Connectivity和Molex的ELSFP连接方案均强调盲插、现场更换、热管理和眼安全。这说明CPO外置光源的价值不会只落在激光芯片,还会沿着封装、光纤阵列、连接器、耦合和系统管理重新分配。

六、一个激光器服务多少通道,决定价值量怎么算

市场推演CW Laser需求时,容易沿用传统模块的颗数逻辑:模块数量乘以每模块激光器数量。

但CPO的共享光源架构会改变这套算法。

高功率CW Laser可以通过分光为多个调制通道供光,一只ELSFP也可以包含4路、8路或更多激光器。激光功率越高、光路损耗越低,一个激光器能够支持的通道越多。于是,系统带宽增长不一定等比例增加激光器颗数,也可能主要提高单颗功率、可靠性等级和封装价值。

Lumentum在OFC 2026展示两只ELSFP提供16个DWDM通道,单通道入纤功率约24dBm;其800mW级SHP Laser则试图通过更高功率支持更大的光引擎扇出。Broadcom的Tomahawk 6 Davisson使用可现场更换的ELSFP激光模块,也体现了外置光源与多个6.4Tb/s光引擎之间的平台分工。

因此,CW Laser的价值量需要拆成四个变量:每个系统的总光功率需求、单颗激光器可用功率、分光与耦合损耗,以及冗余配置。

如果单颗功率提升快于系统光功率需求,激光器颗数可能下降;如果通道数量和光学损耗增长更快,总光功率仍会明显增加;如果客户为可靠性配置冗余光源,颗数又会回升。公开信息不足以用一个固定BOM推导所有CPO平台。

七、全球竞争的核心,是垂直制造与客户平台

目前高性能CW Laser的全球竞争,首先集中在Coherent与Lumentum等拥有InP外延、晶圆制造、器件设计、封装和长期可靠性经验的厂商。

Coherent的优势来自多座InP工厂、硅光平台和模块业务,可以同时验证激光芯片、硅光引擎与完整模块。公司在2026年3月披露,首条6英寸InP产线已经进入量产,6英寸良率高于原有3英寸产线,并计划在2026年和2027年连续扩大总产出。2026年6月,Coherent又宣布与美国商务部签署意向书,拟获得最高5000万美元CHIPS法案直接资助,用于扩建得州Sherman工厂;项目规划将制造面积扩大一倍、晶圆产能提高至原来的四倍。与此同时,400mW产品仍以2026年第三季度量产和全面供货为公开时间表,具体兑现情况需要继续验证。

Lumentum则覆盖EML、CW Laser、UHP/SHP Laser和ELSFP,并在2026年3月与NVIDIA签署多年战略协议。协议包括NVIDIA数十亿美元采购承诺、未来先进激光器产能使用权,以及20亿美元股权投资。其意义不只是获得资金,而是系统平台厂商开始提前锁定光源研发与产能。

Source Photonics也在推进垂直整合,OFC 2026展示了采用内部设计CW DFB芯片的ELSFP,其中公开口径是芯片输出功率超过100mW,并定位于102.4T NPO/CPO平台。这个数字不能直接写成入纤功率;芯片到光纤之间仍要经过封装与耦合损耗。相较Coherent和Lumentum的更高功率产品,其当前公开进展更接近系统展示,后续应观察客户验证和量产规模。

在ELSFP封装与连接层,昂纳科技、OE Solutions、FIT、Molex、TE Connectivity等分别从光源模块、连接器和系统平台切入。它们不一定掌握激光芯片,却可能掌握耦合、保偏连接、热设计和模块制造。

全球竞争因此分成三层:激光芯片、ELSFP光源模块,以及系统平台。芯片参数领先不等于拿到平台订单,模块出样不等于拥有核心光源,系统导入也可能依赖多个供应商共同完成。

八、中国厂商正在从低功率量产走向高功率验证

国内CW Laser产业链已经出现分层。

源杰科技在2025年实现数据中心CW硅光光源产品放量。公司年报披露,数据中心业务收入约3.93亿元,同比增长719.06%;其中70mW CW激光器实现大批量交付,100mW产品实现批量交付。上交所2026年4月又援引公司口径称,数据中心收入占比已经超过50%。这说明部分国内CW产品已经跨过样品阶段,但当前放量主要对应可插拔硅光模块,仍需进一步拆分更高功率等级、客户结构和CPO应用占比。

仕佳光子在2025年1月披露形成75mW至1000mW的CW DFB产品序列,其中1000mW产品在50°C下实现超过1W输出并送客户验证。其2025年年报进一步披露,非控温100mW和商温400mW CW DFB激光器已实现小批量出货,CW DFB芯片与TOSA项目整体被列为“批量出货,项目完成”;但年报同时表示,数据中心硅光CW DFB光源及器件仍处于小批量供货阶段。更准确的口径是:部分中低功率产品已进入交付,1W DFB仍处于客户验证,不能把项目层面的“批量出货”外推到所有功率等级。

这里需要特别注意事实边界。75mW等成熟产品批量出货,与1000mW产品送样可以同时成立,但不能合并成“1W产品已经规模量产”。产品系列完整也不等于各功率等级都通过相同可靠性认证。

昂纳科技则在ELSFP模块层形成产品布局。其公开的8通道产品符合OIF ELSFP 02.0,VHP版本单通道20dBm,UHP版本单通道23dBm。该能力主要体现光源封装、耦合和连接集成,激光芯片来源和实际客户规模还需进一步核验。

因此,国内厂商的突破应分成四级:低功率CW芯片批量供货、高功率芯片送样、ELSFP模块验证,以及进入头部CPO平台规模部署。当前不同公司分别站在不同台阶上,不能用“已布局CW Laser”统一描述。

九、未来两年应当跟踪的不是发布数量

第一,Coherent 400mW产品能否按计划进入2026年第三季度量产,以及已经进入量产爬坡的6英寸InP产线能否把扩建规划转化为高等级有效产能。

第二,Lumentum 800mW级SHP Laser是否从展示进入客户产品,并在高温、寿命和效率上获得量产数据。1W室温功率不是终点,高温有效功率与可靠性才是验证重点。

第三,NVIDIA、Broadcom等CPO平台实际采用多少ELSFP、每个模块包含多少激光通道,以及是否配置冗余。这个数据决定CW Laser的真实BOM和价值量。

第四,OIF ELSFP接口能否形成多供应商互操作。标准化不仅影响连接器,也决定客户是否愿意把关键光源交给多家芯片和模块厂商。

第五,中国高功率产品能否取得重复订单。送样之后,需要看到可靠性测试、第二客户、持续出货和高功率产品收入,而不是只看最高实验室功率。

第六,耦合与封装能否跟上芯片功率。激光器从芯片输出到光纤入纤之间的损耗,决定高功率是否真正进入系统。连接器、FAU、保偏光纤和自动耦合设备都会影响有效功率与制造成本。

十、几个需要保留的边界

CW Laser的方向明确,但需求不能只按CPO带宽线性外推。

首先,CPO采用速度仍有不确定性。可插拔硅光本身也需要CW Laser,可以提供较早需求;但高功率ELSFP的大规模市场仍取决于CPO平台部署。

其次,单颗功率越高,所需颗数未必越多。共享和分光会降低每个光引擎对应的激光器数量,冗余配置又可能提高数量。最终价值量取决于系统架构。

再次,高功率路线可能出现多种材料和集成方式。InP DFB是当前主流,但异质集成、阵列光源、VCSEL或其他光源架构可能在特定距离和场景中形成竞争。

最后,扩产与客户锁定并不保证更高商业回报。高功率激光器需要重资本InP制造和长期验证;如果CPO节奏延后、良率爬坡不及预期或客户集中度过高,产能利用率和现金流都会承压。

更合理的判断是:短期看可插拔硅光与高功率送样,中期看ELSFP平台导入,长期看谁能在高温、效率、寿命和规模制造之间建立稳定工艺窗口。

结语

CW Laser真正的门槛,不是把光做得更强,而是在复杂光路、高温环境和多年寿命之后,仍把足够稳定的光送进每一个硅光引擎。芯片功率只是起点,系统有效功率才决定它在CPO时代的真实价值。


阅读4
分享