C114訊 北京時(shí)間11月12日消息（水易）近日，市場研究機(jī)構(gòu)YOLE Group表示，硅光子市場正在蓬勃發(fā)展，年均復(fù)合增長率超過40%，如果TFLN（薄膜鈮酸鋰）技術(shù)在成本和性能方面達(dá)到平衡，其快速擴(kuò)張的速度只會(huì)更快。
硅光應(yīng)用前景可觀
自1985年問世以來，硅光子已發(fā)展成為一種通用技術(shù)，整合了基于CMOS的材料、設(shè)計(jì)和封裝，從而在光模塊市場占據(jù)主導(dǎo)地位。盡管目前已得到廣泛應(yīng)用，但硅光子仍在快速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。在未來十年，行業(yè)整合很可能會(huì)發(fā)生，不過其廣泛的潛在用途仍將持續(xù)推動(dòng)其增長。
由于基于處理器的傳統(tǒng)架構(gòu)面臨物理限制，硅光子技術(shù)在滿足數(shù)據(jù)中心需求（尤其是AI和ML）方面的作用至關(guān)重要。硅光子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高速通信是支持更快計(jì)算的關(guān)鍵。不斷增長的帶寬需求不僅推動(dòng)了硅光子技術(shù)的進(jìn)步，也推動(dòng)了鈮酸鋰薄膜技術(shù)的發(fā)展，從而提高了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)容量。
光子集成電路，特別是絕緣體上硅（SOI）和絕緣體上鈮酸鋰（LNOI），為具有大容量可擴(kuò)展性的應(yīng)用提供了多功能平臺(tái)，特別是在數(shù)據(jù)中心方面，中國公司正在成為新的領(lǐng)導(dǎo)者。另外，由于硅的性能穩(wěn)定，電信是另一個(gè)大批量應(yīng)用領(lǐng)域。
除此以外，光學(xué)激光雷達(dá)、3D集成、量子計(jì)算、光學(xué)陀螺儀，甚至醫(yī)療光子學(xué)都具有巨大的潛力，盡管有些應(yīng)用面臨技術(shù)和監(jiān)管方面的挑戰(zhàn)。未來，硅光子向可見光譜的延伸可能會(huì)帶來更多創(chuàng)新應(yīng)用。
2023年硅PIC（芯片）市場價(jià)值為9500萬美元，預(yù)計(jì)到2029年將超過8.63億美元，復(fù)合年增長率為45%（CAGR 2023-2029）。推動(dòng)這一增長的主要因素是用于提高光纖網(wǎng)絡(luò)容量的高數(shù)據(jù)速率可插拔模塊。此外，對快速增長的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集規(guī)模的預(yù)測表明，數(shù)據(jù)將需要在ML服務(wù)器中使用光學(xué)I/O來擴(kuò)展ML模型。
中國是主要參與者
硅光子產(chǎn)業(yè)格局正在圍繞不同參與者形成：積極參與硅光子產(chǎn)業(yè)的主要垂直整合參與者（如Innolight、Cisco、Marvell、Broadcom、Coherent、Lumentum、Eoptolink）；
初創(chuàng)企業(yè)/設(shè)計(jì)公司（如Xphor、DustPhotonics、NewPhotonics、OpenLight、POET Technologies、Centera、AyarLabs、Lightmatter、Lightelligence、Nubis Communications）；
研究機(jī)構(gòu)（如加州大學(xué)伯克利分校、哥倫比亞大學(xué)、斯坦福工程學(xué)院、麻省理工學(xué)院）；
代工廠（如Tower Semiconductor、GlobalFoundries、Intel、AMF（Advanced Micro Foundry）、imec、TSMC、CompoundTek）；
以及設(shè)備供應(yīng)商（如Applied Materials、ASML、Aixtron、ficonTEC、Mycronic Vanguard Automation、Shincron）。所有這些參與者都為顯著增長和多元化做出了貢獻(xiàn)。
許多初創(chuàng)企業(yè)正在推進(jìn)硅光子技術(shù)，瞄準(zhǔn)高速光模塊、光互連和激光雷達(dá)等特定領(lǐng)域。大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)是重要的貢獻(xiàn)者，經(jīng)常與行業(yè)伙伴合作推動(dòng)創(chuàng)新。代工廠通過提供制造、工藝開發(fā)和商業(yè)生產(chǎn)能力，擴(kuò)大硅光子技術(shù)的應(yīng)用范圍。設(shè)備供應(yīng)商發(fā)揮著關(guān)鍵作用，提供生產(chǎn)高性能光器件所需的精密工具。
中國在硅光子領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，正在縮小與西方公司的差距。同時(shí)專注于國內(nèi)創(chuàng)新，并加快高速光通信產(chǎn)品的研發(fā)，這一進(jìn)展使中國成為該領(lǐng)域的主要參與者。
旭創(chuàng)科技是光模塊領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，擁有先進(jìn)的硅光子技術(shù)，為數(shù)據(jù)中心和人工智能應(yīng)用提供高速光模塊，計(jì)劃在2024年出貨300萬個(gè)硅光模塊。華為正在將硅光子納入數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)，并與學(xué)術(shù)界合作將該技術(shù)商業(yè)化。其他中國公司，包括Xphor（羲禾科技）、Centera Photonics、光迅科技、仕佳光子、新易盛和海信寬帶等正在努力改進(jìn)高速硅光子解決方案。
三種材料平臺(tái)之爭
到2026-2027年，在下一代人工智能集群和云數(shù)據(jù)中心的推動(dòng)下，預(yù)計(jì)將過渡到每通道200G的速度。這一轉(zhuǎn)變建立在400G/lane激光器和其他組件的持續(xù)開發(fā)基礎(chǔ)之上，這將為實(shí)現(xiàn)極高的單端口以太網(wǎng)速度（3.2T甚至更高）開辟一條道路。
與此同時(shí)，面向未來的高速光通信，主要有三種材料平臺(tái)：
絕緣體上硅（SOI）：先進(jìn)的電光（EO）調(diào)制器材料對于SOI支持400G/通道至關(guān)重要，不過也增加了復(fù)雜性和成本。將SOI與薄膜鈮酸鋰（TFLN）或鈦酸鋇（BTO）等材料集成可以實(shí)現(xiàn)高帶寬，但成本高昂，預(yù)計(jì)在2032-2033年左右具有經(jīng)濟(jì)可行性。SOI上的TFLN調(diào)制器可能是一個(gè)短期的解決方案，盡管存在鋰污染和集成成品率的挑戰(zhàn)。一個(gè)廣泛的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正在努力增強(qiáng)基于SOI的硅光子技術(shù)。
絕緣體鈮酸鋰 (LNOI)：LNOI的薄膜結(jié)構(gòu)是線性可插拔光學(xué)器件(LPO)、線性重定時(shí)光學(xué)器件(LRO) 和相干光學(xué)器件等超高帶寬應(yīng)用的理想選擇。Hyperlight、Liobate、AFR和Ori-chip 等主要廠商已開發(fā)出TFLN光子集成電路(PIC)，與 SOI 競爭。雖然初期成本和有限的產(chǎn)能可能會(huì)成為障礙，但TFLN是預(yù)計(jì)在2027-2028年實(shí)現(xiàn)3.2T可插拔模塊的關(guān)鍵材料。
磷化銦（InP）：InP 擅長在芯片上集成激光器和放大器等有源光子元件，降低了組裝復(fù)雜性，但目前成本較高，產(chǎn)量有限。到2029年，InP可能成為SOI和LNOI的有力競爭者，尤其是在相干光應(yīng)用方面。Infinera、Lumentum、Smart Photonics、Effect Photonics和Bright Photonics等公司在InP PIC技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。
數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)對可擴(kuò)展、高能效和高成本效益的光學(xué)解決方案的需求為SOI（TFLN、BTO 和聚合物）、LNOI和InP平臺(tái)之間的激烈競爭創(chuàng)造了條件。每種平臺(tái)都具有獨(dú)特的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，塑造了IM-DD或相干可插拔模塊的未來，并影響著更廣泛的光通信領(lǐng)域。
