三菱电机：5G时代光器件面临三大挑战 可调谐激光器不适合5G前传市场
随着运营商5G传输网络标准的成熟和传输网络建设方案的细化明朗，5G传输网对光模块的需求已基本明确，25G和100G将成为主流，预计5G前传将带来至少3000万个25G光模块需求，明年400G光模块需求有望得到快速提升。在21届光电博览会上，多家企业纷纷展出了400G QSFP-DD DR4、400G QSFP-DD FR4、400G QSFP-DD LR4和400G QSFP-DD SR8等光模块以及400GAOC等产品，表明相关光模块光器件厂家已具备400G的商用能力。
光通信网络通常分为三个层次。长程骨干网络，从那里分支出来的城域系统，接下来分支出来的接入网络。接入网络进一步分为FTTH,移动基站,数据中心等领域。预计将在今后有最大增长的5G移动地面站网络。
在本次光博会上，作为光通信领域的代表厂商三菱电机对世界市场中5G手机地面站年建设数目的进行了预测。预计地面站数量从2020年开始预计急剧扩大，今后也将继续增长。其中，中国预计约占80%，可以理解中国市场的重要性。中国今年6月向各运营商发放了商用许可证，已经在几十座城市开始铺设5G网络。各运营商都公布了今年的投资、5G地面站数量的建设计划，预计均从去年开始大幅增加。
三菱电机半导体的中国销售公司成立以来，已经过了二十多年了。过去十年间有过生意往来的客户超过50个，作为主要器件供应商，4G基站网络中使用的三菱电机激光二极管产品的累计出货数量已经超过了1千万个，通过活用在4G中积累的经验和可靠性，以及产品技术优势，三菱电机将继续为扩大5G市场做出贡献。那么对于5G网络带来的新需求三菱电机有着怎样的市场策略和技术准备呢?
在接受记者采访时，三菱电机光器件全球市场部总经理盛田淳先生表示，作为三菱电机目标市场的手机基站、数据中心、光纤到户中，通信方式都分别处于被更新换代的过渡期。也就是说，移动基站正在从4G到5G，FTTH从G-PON到10G-PON，数据中心从100G到400G进行升级。如何通过及时应对这种升级需求，是进一步提高市场占有率的关键。
盛田先生进一步表示，5G网络对于光器件带来最大的挑战主要来自三方面:(1)光学器件发送更多的信息，(2)预想在室外设置而需要更宽的温度范围，(3)低成本。宫崎先生表示，要求在5G前传中使用的光器件需要在-40~95℃的宽温度范围内稳定运行。即使对25Gbps的非常高的传输速率也必须满足这一温度要求。
为了达到这一要求,三菱电机在使用与传统产品相同的封装形式同时，通过增强的芯片性能，开发出能够以更高的比特率进行数据传输产品。客户也能够用以往相同的外形封装实现提高一代性能的光收发模块。举例来说，新产品的25G DFB TO-CAN的研发使用了与现有10G产品相同的封装，因此可以使用生产现有产品的相同设备进行生产。因此，可以及时充分地满足未来的旺盛需求。
在5G网络中，实现长距离大容量通信所要求的高物理性能光器件是不可或缺的，三菱电机提供了这种超高速高性能的光器件。
三菱电机高频光器件制作所总经理宫崎泰典先生具体阐述说，例如，为了对应移动回传所要求的从100G到400G的传送速度，以及光收发模块的各种外形封装要求，三菱可以提供超高速的光发送模块和光接收模块。
这些器件既可以对应ON/OFF的2电平调制，也可以对应PAM4的4电平调制。对于CFP，使用4个TOSA可以对应100G以及200G。对于CFP2以及QSFP28，三菱电机有将4个波长的芯片集成到1个封装中的TOSA以及ROSA，对应100G以及200G。对于CFP8，使用2个TOSA可以实现400G传输。
总的来说，三菱电机能够向客户提供各种速率的器件，并以易于使用的形式提供多种多样的器件，在开发和量产中保证品质和可靠性。在传输速率上，覆盖了10G，25G，100G，400G等所有的传输速率。在使用便利性上，在保持业界标准的4管脚TO-CAN产品的同时，相同器件也能对应PAM4调制，功耗低，易装配进光收发器等等。在产品系列上，支持各种波长、有直接调制激光器以及外部调制EML激光器、BOX以及CAN的封装类型等多种选择。
另外成本问题一直是光器件发展中备受关注的，厂商也在积极探索各种解决方案，比如可调激光器方案能否解决前传成本瓶颈?随着5G商用，成本问题是否能逐步解决呢?在接受《华强电子》采访时，宫崎先生表示：“我们认为可调谐激光器的成本很高，不适用于5G前传应用。在5G 前传使用WDM，在节约光纤铺设成本这一点上是有优点的。但是，最佳解决方案不是使用可调谐激光器，而是使用固定波长的6~8波产品。其理由是，在韩国已经将25G的LAN-WDM 6波长的产品用于5G前传，使用该技术对于实用化的技术障碍低，在成本方面也有很大的好处。另一方面，可调谐激光器在产品本身结构非常复杂，在实用化时的控制，操作成本也变高。因此，我们认为可调谐激光器不适合用于成本敏感的5G前传市场。”
降低光器件成本最好的方法是市场要求的数量不断增加。因此，与成本相关的不是时间而是数量。三菱电机也将继续为满足降低顾客成本的要求，对产品进行改良。
三菱电机的产品兼顾了高性能和高可靠性，使用于前传的25G器件有足够的容量可扩展到50G使用，这也是提前展望到了下一代应用。我们有信心称三菱电机是世界上最大的TO-CAN制造厂家。已经在G-PONU用2.5G DFB和4G用10G-DFB中，及时供给了市场的旺盛需求。当然，即使对于5G的应用需求，我们也同样能够及时满足。
在中国5G行业的产业链合作情况， 盛田先生表示，通过提供光通信用器件和天线用功率放大器(氮化镓)，向中国5G市场提供器件。和收发器模块制造商紧密合作，并且与供应链上的各种利益相关方(如外围设备,IC制造商、系统制造商、运营商(如CMCC、CTC、CTC)进行紧密合作。
三菱电机具有进行这样开发的技术，具体而言，由于具有能够兼顾半导体芯片的高性能和高可靠性的材料、加工技术、产品设计技术，所以三菱电机的新产品始终能够走在时代的前沿，适应市场的要求。
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