在近年来快速发展的光电子行业,光模块作为重要的基础组件,其应用范围日益广泛,从数据中心到5G通信,无不体现出其不可或缺的地位。电信端包括视频光端机、无线基站、传输系统、PON网络、光纤收发器等设备;互联网端则是近年兴起的数据中心相关的服务器、交换机和路由器、基站设备等。预计2025年全球光模块市场规模将达到235亿美元,其中AI服务器光模块将显著成长,1.6T光模块有望在2026年超过1000万支,推动高频差分晶振需求快速增长。

01 石英晶体振荡器的功能与重要性
● 授时时钟信号提供:石英晶体振荡器为光模块内部的DSP、FPGA、MCU等关键芯片提供高精度基准时钟,确保各功能模块协调工作。
● 性能参数要求:100GQSFP28光模块晶振频率误差需控制在+20ppm以内,相位噪声达到-130dBc/Hz@10kHzoffset,抖动控制在1psRMS范围内。400G/800G模块对性能要求更加严苛。
● 系统稳定性保障:晶振失效可能导致光功率异常、链路不稳定、误码率升高等问题。光模块厂商需进行严格的高低温测试(-40°C至105°C)、振动测试、相位噪声测试等。
● 关键性能指标:1.6T光模块需要基于光刻工艺的差分晶振,其关键频点为156.25MHz和312.5MHz。为保障长距离传输下的信号完整性,晶振的相位抖动需低于64飞秒(典型值最好能达到35飞秒级别),频率精度需达到±20ppm以内,并能在-40℃至105℃ 的工业级宽温范围内稳定工作。同时,为适应模块的小型化趋势,需采用2.5x2.0mm或更小的封装。这些高要求直接关系到光模块的传输距离、误码率和信号完整性。
02 技术发展趋势
● 高频化趋势:随着AI算力需求增长,光模块速率从100G向400G、800G甚至1.6T演进,对晶振频率要求不断提高。800G光模块需要156.25MHz的高频差分晶振,1.6T光模块需要更高频率支持。
● 小型化封装:晶振封装尺寸从传统的7.0×5.0mm向更小的2.5×2.0mm甚至1.6×1.2mm演进。泰晶科技已推出2520封装的高基频产品,满足800G/1.6T光模块的空间限制。
● 宽温稳定性:从商业级的0°C至70°C向工业级的-40°C至105°C甚至更宽范围扩展,以适应数据中心和户外部署的复杂环境,满足光模块在各种温度条件下的稳定工作需求。
● 石英晶振与MEMS晶振竞争格局:传统石英晶振凭借高频(>200MHz)和高精度优势,在高端光模块市场仍占主导地位。MEMS晶振凭借抗振动、抗冲击、低功耗和小尺寸特性,在中低端场景中逐渐渗透。两者将形成互补格局,最终形成差异化竞争。
03 泰晶光模块晶振应用优势
石英晶体振荡器在光模块中虽占比较小(1%-5%),却是确保高速光通信系统稳定运行的关键元器件。随着AI算力需求爆发和光模块速率提升,高频差分晶振将成为市场增长的核心驱动力,市场规模有望达到20-50亿美元。为满足高速数据传输与处理场景日益严格的时序信号需求,泰晶科技推出一系列低抖动、高精度、高频率、微型化、耐高温的差分晶振产品,为相关应用场景提供高度可靠的时钟解决方案。
● 为高速光模块、光通讯的严苛要求而生,以下是我们的性能指南:

光模块常用频点:156.25MHz,312.5MHz ,625M;
频率稳定度±20PPM,老化率仅为±3PPM/year,极端环境条件下具有稳定的起振特性,3ms内起振,具有高精度、高稳定性、高可靠性的特点;
封装尺寸齐全,提供3225/2520/2016多种封装尺寸,可满足光模块小型化的需求;
可兼容多种电压1.8V-3.3V,具备三态输出TTL/HCOMS兼容;
工作温度支持-40℃ ~ +85℃及-40℃ ~105℃,在特殊环境依然能够持续稳定工作,且不易出现“温漂”现象,从而满足光模块的高温需求在宽温的条件下正常工作。
★纯国产化方案特点:
1.100%国产晶片与封装:采用自主研发的光刻高基频晶片,封装材料与工艺全程国产。
2.完全自主知识产权:从产品设计、产品组装到产品测试,全程掌握核心技术,无外部依赖。
3.快速响应与灵活定制:依托本土供应链,支持客户快速样品、小批量试产与规模化交付。
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| model | brand | Quote |
|---|---|---|
| TL431ACLPR | Texas Instruments | |
| MC33074DR2G | onsemi | |
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| model | brand | To snap up |
|---|---|---|
| TPS63050YFFR | Texas Instruments | |
| IPZ40N04S5L4R8ATMA1 | Infineon Technologies | |
| STM32F429IGT6 | STMicroelectronics | |
| BP3621 | ROHM Semiconductor | |
| BU33JA2MNVX-CTL | ROHM Semiconductor | |
| ESR03EZPJ151 | ROHM Semiconductor |
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