C114訊 北京時間11月12日消息（水易）近日，市場研究機構YOLE Group表示，硅光子市場正在蓬勃發(fā)展，年均復合增長率超過40%，如果TFLN（薄膜鈮酸鋰）技術在成本和性能方面達到平衡，其快速擴張的速度只會更快。
硅光應用前景可觀
自1985年問世以來，硅光子已發(fā)展成為一種通用技術，整合了基于CMOS的材料、設計和封裝，從而在光模塊市場占據主導地位。盡管目前已得到廣泛應用，但硅光子仍在快速發(fā)展，應用領域不斷拓展。在未來十年，行業(yè)整合很可能會發(fā)生，不過其廣泛的潛在用途仍將持續(xù)推動其增長。
由于基于處理器的傳統(tǒng)架構面臨物理限制，硅光子技術在滿足數據中心需求（尤其是AI和ML）方面的作用至關重要。硅光子技術實現(xiàn)的高速通信是支持更快計算的關鍵。不斷增長的帶寬需求不僅推動了硅光子技術的進步，也推動了鈮酸鋰薄膜技術的發(fā)展，從而提高了網絡中的數據容量。
光子集成電路，特別是絕緣體上硅（SOI）和絕緣體上鈮酸鋰（LNOI），為具有大容量可擴展性的應用提供了多功能平臺，特別是在數據中心方面，中國公司正在成為新的領導者。另外，由于硅的性能穩(wěn)定，電信是另一個大批量應用領域。
除此以外，光學激光雷達、3D集成、量子計算、光學陀螺儀，甚至醫(yī)療光子學都具有巨大的潛力，盡管有些應用面臨技術和監(jiān)管方面的挑戰(zhàn)。未來，硅光子向可見光譜的延伸可能會帶來更多創(chuàng)新應用。
2023年硅PIC（芯片）市場價值為9500萬美元，預計到2029年將超過8.63億美元，復合年增長率為45%（CAGR 2023-2029）。推動這一增長的主要因素是用于提高光纖網絡容量的高數據速率可插拔模塊。此外，對快速增長的訓練數據集規(guī)模的預測表明，數據將需要在ML服務器中使用光學I/O來擴展ML模型。
中國是主要參與者
硅光子產業(yè)格局正在圍繞不同參與者形成：積極參與硅光子產業(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)/設計公司（如Xphor、DustPhotonics、NewPhotonics、OpenLight、POET Technologies、Centera、AyarLabs、Lightmatter、Lightelligence、Nubis Communications）；
研究機構（如加州大學伯克利分校、哥倫比亞大學、斯坦福工程學院、麻省理工學院）；
代工廠（如Tower Semiconductor、GlobalFoundries、Intel、AMF（Advanced Micro Foundry）、imec、TSMC、CompoundTek）；
以及設備供應商（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。
許多初創(chuàng)企業(yè)正在推進硅光子技術，瞄準高速光模塊、光互連和激光雷達等特定領域。大學和研究機構是重要的貢獻者，經常與行業(yè)伙伴合作推動創(chuàng)新。代工廠通過提供制造、工藝開發(fā)和商業(yè)生產能力，擴大硅光子技術的應用范圍。設備供應商發(fā)揮著關鍵作用，提供生產高性能光器件所需的精密工具。
中國在硅光子領域取得了顯著進展，正在縮小與西方公司的差距。同時專注于國內創(chuàng)新，并加快高速光通信產品的研發(fā)，這一進展使中國成為該領域的主要參與者。
旭創(chuàng)科技是光模塊領域的領導者，擁有先進的硅光子技術，為數據中心和人工智能應用提供高速光模塊，計劃在2024年出貨300萬個硅光模塊。華為正在將硅光子納入數據中心和網絡，并與學術界合作將該技術商業(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高速硅光子解決方案。
三種材料平臺之爭
到2026-2027年，在下一代人工智能集群和云數據中心的推動下，預計將過渡到每通道200G的速度。這一轉變建立在400G/lane激光器和其他組件的持續(xù)開發(fā)基礎之上，這將為實現(xiàn)極高的單端口以太網速度（3.2T甚至更高）開辟一條道路。
與此同時，面向未來的高速光通信，主要有三種材料平臺：
絕緣體上硅（SOI）：先進的電光（EO）調制器材料對于SOI支持400G/通道至關重要，不過也增加了復雜性和成本。將SOI與薄膜鈮酸鋰（TFLN）或鈦酸鋇（BTO）等材料集成可以實現(xiàn)高帶寬，但成本高昂，預計在2032-2033年左右具有經濟可行性。SOI上的TFLN調制器可能是一個短期的解決方案，盡管存在鋰污染和集成成品率的挑戰(zhàn)。一個廣泛的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正在努力增強基于SOI的硅光子技術。
絕緣體鈮酸鋰 (LNOI)：LNOI的薄膜結構是線性可插拔光學器件(LPO)、線性重定時光學器件(LRO) 和相干光學器件等超高帶寬應用的理想選擇。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能可能會成為障礙，但TFLN是預計在2027-2028年實現(xiàn)3.2T可插拔模塊的關鍵材料。
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，降低了組裝復雜性，但目前成本較高，產量有限。到2029年，InP可能成為SOI和LNOI的有力競爭者，尤其是在相干光應用方面。Infinera、Lumentum、Smart Photonics、Effect Photonics和Bright Photonics等公司在InP PIC技術領域處于領先地位。
數據中心和網絡對可擴展、高能效和高成本效益的光學解決方案的需求為SOI（TFLN、BTO 和聚合物）、LNOI和InP平臺之間的激烈競爭創(chuàng)造了條件。每種平臺都具有獨特的優(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域。
