2022年AWG芯片行业市场趋势：数通200G/400G升级，未来有望量价齐升
AWG芯片（阵列波导光栅）是广泛应用于骨干网和数据中心合波、分波的无源芯片（器件）。数据中心模块市场100G向200G/400G升级，AWG用量有望快速扩张。数据中心市场，Lightcounting预测全球前五大云厂商 200G/400G 市场规模将实现快速增长，2022 年 200G 模块市场规模超过 6 亿美元；400G模块市场规模超过 10 亿美元。AWG 芯片作为合分波组件应用到模块中始于 2015 年，原有的模块合分波方案为滤波片+Z-block方案或光纤阵列方案，虽然性能较好，但在数据中心商温级封装、对准、成本等方面存在劣势。目前，仕佳光子公司作为全球可批量供应数据中心平面型 AWG 芯片主要供应商，是少数已经进入 Intel、索尔思、华工正源等主流数据中心模块的供应厂商，有望直接受益于高速率模块需求的高速增长。
AWG芯片持续受益于200G/400G数据中心模块应用
来源：Lightcounting
数据中心CWDM4传输技术早期主要为滤波片+Zblock方案。随着数据中心传输速率不断提高，对于传输距离大于 500 米的应用场景，为了节约光纤成本，电信网中的CWDM技术被引入数据中心，通过波分复用/解复用器，在一根光纤中传输 1271nm、1291nm、1311nm、1331nm 四个间隔 20nm 的波长。最早采用的 CWDM4 组件是基于薄膜滤波片 TFF的 Z-block 技术。该方案的原理是将 TFF 滤波片分两组粘贴在一个斜方棱镜上。实践中，为了对齐光路，需要用到多个准直器，而且光路对准直光束十分敏感，需要对每个准直器独立调节，组装工艺较为复杂。
Z-Block+滤波片合分波原理示意图
来源：公开资料
AWG因为极具性价比、尺寸、封装优势有望成为主流高速模块合分波方案。2015年起，为了简化封装工艺，以减小尺寸和降低成本，人们延续电信领域的应用，开发了可用于数据中心的小尺寸 CWDM4 AWG芯片。AWG是在电信网中早已成熟应用且用于复用/解复用 DWDM光信号，信道间隔通常为200G或者100G（对应波长间隔1.6nm或者0.8nm），应用到数据中心中，波长间隔增加至 20nm，技术难度降低了，但对成本、尺寸的要求要更加严格。主要优势有三点。 一是性价比。从成本角度考虑，100G AWG均价约为87元（参考仕佳光子招股书），而200G AWG并没有2个100G的价格，而是在100G基础上略有提升，因此从模块BOM 表的角度是极具性价比的。 二是尺寸和封装优势，目前主流的CWDM4 AWG芯片，尺寸可以控制在2mm×10mm以内，适应于更高速率下更小Form Factor的需求，而滤波片和 Z-block 相对而言器件尺寸较大。另外在光路对准上，接收端AWG可以直接通过 90 度转折入射光探测器阵列，省去波导阵列与光线阵列的耦合，简化组装工艺，在数据
中心普遍采用 COB封装的场景更具优势。 三是适合大规模生产。AWG芯片是 PLC平面光路技术工艺的一种主要应用，通过不同的衬底和波导材料使用半导体工艺如光刻、刻蚀、生长等形成晶圆后进行切割，一个6 寸的晶圆上可以做数百只CWDM AWG芯片，具备明显规模效应和成本优势。
CWDM4模块中应用AWG DeMux和Mux场景
来源：公开资料
应用趋势上，AWG在传统模块 接收端站稳阵脚，硅光模块下应用将更加广泛。结合产业链调研，发射端，AWG 和滤波片方案都有应用，而由于滤波片在性能上更优，且组装上两种方案的 TOSA生产流程没有大区别，因此早期滤波片方案更多。但数据中心应用需要结合到成本和性能的衡量，由于 AWG 性能也大致满足，且成本较低，在传统方案中占比有一定提升。接收端，AWG 方案具备极佳的成本优势和前述的封装优势。损耗高的缺点可以通过设置多模波导输出来克服，因此已经完全符合接收端性能要求。另外，随着硅光模块趋势出现，发射端一般实现MUX 的集成，而接收端采 AWG DeMux+探测器的形式已经成为绝对主流，在可见的未来，AWG 在模块中的应用将更加广泛。
硅光模块中AWG DeMux有望成为主流
来源：公开资料
传统 DWDM合分波场景的主要玩家有光迅科技、博创科技、仕佳光子等。由于光迅(Ignis)、博创（原 Kaiam 英国 PLC 芯片）踏足该领域较早 ，仕佳光子在该领域处于追赶地位。但在数据中心 AWG 应用领域，仕佳光子是国内较早开发的主要供应商，而且早期通过与 Intel 等主要数通模块联合开发，通过推广效应逐渐进入更多光模块厂商认证中，如 AOI、华工正源等。目前看先发优势、认证优势已经十分明显。该领域其他竞争对手还包括天孚通信、共芯光子、安捷康光通、永鼎光电子等，
参考 LC对 100G CWDM4、LWDM4、200G FR4、400G FR4/FR8 市场用量，并考虑 100GCWDM4 收发端 MUX 和 DEMUX 大致每个模块里面合分波成本为25 美金，测算下来全球市场空间约在 2.4 亿美元，约合 15 亿元。实际上，100G LWDM、200G、400G 单价或将更高，因此市场空间或将更大。
AWG芯片市场规模在2022年快速增长
来源：Lightcounting
