VCSEL(垂直腔面发射激光器)

生长在 GaAs(砷化镓)衬底上的小型激光器,单器件既发光又调制(直接调制电流 → 光强跟随 = 数据 0/1),无需外部调制器。与 InP 的分工在 光互连 里是关键光源之争。

VCSEL vs InP:为不同战场优化

  • VCSEL:短距强(延迟、功耗为王);已大规模商用(Face ID、LiDAR、光电鼠标、数据中心 800G SR8/AOC);50G/100G 通道累计 >5 万亿器件小时零返修;<2pJ/bit。
  • InP 系列:远距强(scale-out / 长途);发射与调制分散到更多器件但传得更远。

能否颠覆 InP 的 scale-up CPO?→ 共存而非替代

支持 VCSEL 的两点:scale-up 是机架内/几机架间短链,VCSEL 的传输距离弱点在此变无关;低延迟低功耗恰好契合。GaAs 更成熟(已 8 吋外延),不受 InP 短缺(但镓也受中国出口管制,2023-08 起)。

三堵墙挡住 VCSEL

  1. 散热(最大墙):直接调制 → 光源与调制融为一体,无法像 InP 那样把 CW 光源拉出做 ELS 隔热。16 光引擎 + 交换芯片仿真温度 >150°C。
  2. 密集封装良率:数千通道高良率集成难;InP 已有 TSMC COUPE 量产平台,VCSEL 尚无标准集成路径 → 业界退而求 NPO 而非全 CPO。
  3. 路线图惯性:NVIDIA 已用 InP 硅光锁到 2028 Feynman,数十亿美元投入;技术可行 ≠ 推翻路线图。

结论与触发点

InP 守 scale-up CPO 核心到 2028,VCSEL 占 NPO/短距,InP 短缺越久 VCSEL 越有空间。会推翻此判断的三个触发:① VCSEL 密封良率/热分离显著改善 ② InP 短缺超预期长 ③ NVIDIA 等真上 VCSEL 阵列。

相关公司

双光源最稳 COHR LITE;外延两边押 IQE(GaAs VCSEL + InP 外延);VCSEL 外延 VPEC/IntelliEPI、器件 WIN/AWSC;纯 VCSEL 押注 ams OSRAM(当看涨期权)。Coherent “wide-and-slow” 白皮书主张把 VCSEL 推到真 scale-up CPO(<1pJ/bit)。

出处