NPO/CPO纯技术贴:MRR和MZM

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闷得而蜜
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光调制器是光引擎的“心脏”,核心作用是将电信号转换成光信号,MRR和MZM的本质区别,就是“转换方式”的不同,通俗点说,就是两种不同的“信号编码工具”。

CPO(共封装光学)的火爆,让光引擎的核心调制技术MRR和MZM走进了大众视野。目前行业已经形成清晰的分化:英伟达押注MRR,适配其CPO的高密度集成需求;博通中际旭创Coherent可川科技等则主打MZM,聚焦NPO场景。今天纯扒技术本质、优缺点,以及两条路线的未来前景。

先把核心结论摆前面:

1、MRR是3D CPO(顶配版)路线的唯一选择;

2、MZM是NPO、LPO、DPO的核心选择。

3、MRR和MZM两者不是替代关系,而是场景分化后的互补共存,NPO与CPO并行成为光互联领域的长期双路线格局。看懂两者的差异,就能看懂头部厂商的布局逻辑。

MRR(微环谐振器):小巧高效的“循环调制器”

原理很简单:利用微环的谐振特性,让光在环形波导里循环传播,通过改变微环的折射率,控制光的谐振状态——谐振时,光就会耦合输出,非谐振时,光就直接穿过,以此实现“0”和“1”的信号调制。类比下来,就像一个环形跑道,光在跑道里转圈,通过控制“闸门”,决定光是否驶出跑道,完成信号转换。

关键优势在于“小”和“省”:得益于环形结构,MRR的尺寸可以做到微米级(半径仅5-10微米),比传统波导调制器小两个数量级,这也是英伟达选择它的核心原因——CPO的光引擎要贴在CoWoS基板上,基板空间寸土寸金,越小的光引擎,越能实现高密度集成,甚至能在单芯片上集成上万个MRR调制器,大幅提升带宽密度。同时,MRR的功耗极低,π相位调制仅需0.8mW,比传统调制器低一个数量级,完美适配AI算力中心的低功耗需求。

缺点:① 技术难度高,研发和制造门槛极高,依赖台积电这类先进工艺支持,目前仅少数厂商能实现量产;② 波长敏感性特强,温度变化会影响微环的谐振频率,需要额外的温控模块,增加了设计复杂度;③ 兼容性较差,目前仅适配英伟达的全栈式CPO系统,难以兼容其他厂商的网络架构;④ 成本较高,先进工艺和复杂设计导致量产成本居高不下,短期内难以降价。

MZM(马赫-曾德尔调制器):成熟稳定的“分束干涉调制器”

原理是“分束+干涉”:将一束光分成两束,分别通过两条长度相同的波导,其中一条波导加载电信号,通过改变电信号强度,控制波导的折射率,进而改变光的传播速度;两束光传播速度不同,汇合时就会产生干涉,通过干涉后的光强变化(亮和暗),实现“0”和“1”的信号调制。简单类比,就像两条平行的水管,水流(光)分成两束,通过控制其中一条水管的水流速度,汇合时形成不同的水流强度,完成信号编码。

MZM的核心优势是“成熟”和“稳定”:作为光通信领域的传统技术,MZM已经商业化应用多年,技术迭代成熟,从2004年英特尔研制出首个硅基MZM,到如今已经能实现224Gbit/s的超高速信号传输,适配长距离、高速率的传输需求。同时,MZM的性能稳定性强,对制造工艺的精度要求相对较低,抗干扰能力强,在复杂环境下也能稳定工作,这也是博通中际旭创等厂商选择它的关键——NPO的光引擎通过socket安装在PCB板上,空间充裕,不需要追求极致小型化,成熟稳定、性价比高、易实现,才是其长期场景的核心需求。

缺点:① 尺寸较大,无法实现高密度集成,难以适配高端CPO的小型化需求;② 功耗较高,比MRR高,不符合高端算力中心的低功耗趋势;③ 结构相对复杂,需要两条波导配合,进一步限制了小型化潜力,但不影响NPO场景的应用。

值得关注的是,两条技术路线的推进,均离不开高端光电封测设备的支撑,其中罗博特科旗下Ficontec,针对MRR和MZM的适配的差异,也进一步贴合两者的技术特性与场景需求。适配MRR时,依托其5纳米级高精度控制算法与超高精密运动平台,重点解决MRR微米级尺寸、高密度集成带来的耦合封装难题,需满足微环谐振结构的精准对位的温控协同需求。适配MZM时,无需追求极致耦合精度,竞争稍显激烈,更侧重成熟量产的效率与稳定性,贴合MZM无需极致小型化的特点,适配NPO场景的规模化封装测试需求,凭借标准化工艺降低量产成本。

总结:看懂技术路线,把握核心标的逻辑

MRR和MZM的路线分化,本质是“场景需求决定技术选择”:

1、3D 顶配版CPO,必须上MRR技术。核心受益标的是绑定英伟达台积电,掌握MRR核心技术的厂商(比如光芯片、光引擎环节)。

2、NPO、2.5D标配版CPO,MZM是更加高性价比、高可靠性、高制造型的路线,这里去选择MRR就是傻。核心受益标的是技术成熟、量产能力强,布局MZM光引擎及NPO全产业链的厂商(比如中际旭创博通Coherent可川科技等)。

短期来看,硅光DPO、LPO、NPO凭借高性价比和高可实现性,需求将持续放量,MZM将保持稳定增长,占据市场主导地位;长期来看,CPO和NPO双路线并行是行业主流趋势,MRR聚焦极致场景成长空间明确,但需要突破成本和量产瓶颈,而MZM将伴随NPO的长期发展,持续享受行业红利。两条技术路线并行,对应不同的需求场景,没有优劣之分,只有适配与否 —— 这也是半导体行业的核心逻辑:技术服务于场景,场景决定技术的未来。

最后提醒:技术贴不构成投资建议,仅供大家理解行业逻辑,后续会持续跟踪MRR和MZM的技术迭代、厂商布局,以及NPO/CPO双路线的发展动态,欢迎评论区交流探讨。

$中际旭创(SZ300308)$ $罗博特科(SZ300757)$ $Coherent(COHR)$