光模块已经无处不在了,从 5G 骨干网传输,到 EPON、路由器、数据中心等。市调公司调研数据显示,2016-2021 年全球光模块市场规模同比增速平均保持在 9%。随着全球数据量的增加,光模块向着超高频、超高速和超大容量发展,全球光模块市场规模不断增大,预计到 2024 年全球光模块市场规模将超过 150 亿美元。

 

市场虽然巨大,但光模块核心控制器领域,一直是 TI、Silicon Labs、ADI、Maxim 等国外老牌供应商所把持,不过,随着国内新玩家的介入,这一现状正在发生改变。这一新玩家,就是兆易创新。作为全球最大的 NOR Flash 和国内最大的 32 位通用型 MCU 供应商,兆易创新在工业控制、消费电子、通讯和汽车领域深耕良久。如今切入光通信市场,不仅是对传统市场领域产品利润瓶颈的一次突破,也反映出国内 MCU 厂商从通用领域开始向垂直应用领域拓展的趋势。

 

纵观这几年,兆易创新动作不断,从 2017 年联手合肥产投,依托合肥长鑫旗下的睿力集成研发先进制程 DRAM,到 2019 年并购上海思立微电子,获得生物传感技术,布局物联网领域,以及同年,与 Rambus 战略合作成立合肥睿科微,实现和拓展电阻式随机存取存储器(RRAM)市场,这些布局都显示出兆易创新围绕 MCU 核心器件为垂直应用领域提供系统级方案的战略意图。

 

在今年 2 月份,兆易创新发布了首款面向光模块应用的 GD32E232 系列控制器,新增了 1 个 32 位通用定时器,提供了多至 4 路 12 位精度的 DAC 输出,集成了 12 位 2.6MSPS 采样率的高性能 ADC,并配备了可编程逻辑阵列(CLU),这些新增的高集成度精密特性可以说是为光模块、5G 前传、光接入网等工控系统量身定制。

 

“首款产品,我们就推出了 2 种型号 6 种封装,包括 QFN32 4x4mm 和 QFN24 3x3mm 这样的小型封装,支持 105℃的工作温度等,特别适用于光模块这样的应用,”兆易创新产品市场总监金光一日前在接受与非网专访时强调,“经过半年多时间,目前国内几家头部光模块厂商都已经 design win 并即将陆续量产。我们和客户一起定义产品,了解他们设计习惯和开发痛点,并采用先进的 55nm 制程工艺来满足客户需求。”

 

金光一表示,受当前形势影响和疫情对供货安全的保障——今年国内公司的国产化替代意愿明显加强,在核心器件上对导入国内本土供应商的产品较以往也更为积极。他相信,通过前期头部客户的导入和实际应用的充分验证,市占率将逐步提升。

 

作为首款光模块 MCU,GD32E232 主要用于 10G 和 25G 的中低速模块。而从市场趋势看,2020 年将是全球以太网光模块市场的拐点之年,行业有望重回高增长阶段。目前数通市场光模块以 100G 光模块为主,400G 光模块的需求在 2019 年已有所体现,随后渗透率将逐步提升,预计 2020 至 2022 年 400G 光模块渗透率将由 14.25%增长至 41.60%。

 

针对这一高端市场,兆易创新也已布局,该公司将于 10 月份推出 GD32E232 的升级版 GD32E501 系列 MCU。据金光一介绍,该器件采用了最新的 Arm Cortex-M33 内核,主频提升至 100MHz,内置 128~512KB 大容量内置闪存(双 BANK 设计),并配备了 32KB 的 SRAM。

 

兆易创新将于 10 月份推出适用于 100G/400G 光模块的 GD32E501 系列 MCU,图为该器件的开发板

图:兆易创新将于 10 月份推出适用于 100G/400G 光模块的 GD32E501 系列 MCU,图为该器件的开发板

 

GD32E501 提高了集成度,集成了 8 路 12 位 DAC、16 通道 12-bit ADC、8 路可编程逻辑(CLA)等外设,接口数量较 GD32E232 产品翻倍。为应对光模块产品的紧凑封装需求,提供了 6 个产品型号,BGA64 (4x4mm)和 QFN32 (4x4mm)两种超小型封装尺寸,具有输出复位保持、I2C bootloader 等专用功能,还支持 MDIO,工作温度范围 -40°C~105°C,适用于 100G/400G 光模块,而这些模块可以更广泛地应用于 5G 基站、高速数据中心、云服务器等市场。

 

从模拟信号链到无线射频、从电机控制到开关电源的各种技术积累,以及通过合肥的 AE 中心提供覆盖全国的技术应用和支持网络,可以看到,兆易创新正通过自有团队的自主研发,丰富他们“打造 MCU 的百货商店”的内涵,而作为中国首家切入光模块核心器件实现 MCU 国产替代的供应商,兆易创新的下一步进展,值得关注。