21世紀，萬物互聯(lián)帶來了流量大爆發(fā)的時代，預期全球流量將持續(xù)激增CAGR達30以上，未來五年全球互聯(lián)網(wǎng)流量將增加至少3倍。數(shù)據(jù)速率、數(shù)據(jù)帶寬和數(shù)據(jù)容量將從“Gbps”時代升級到“Tbps”時代，傳統(tǒng)的集成電路被要求有更大帶寬、更高速率的數(shù)據(jù)傳輸能力、數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)
近?10?年來，硅基光電子集成的關鍵材料和器件研究引起了科學界和工業(yè)界的廣泛關注，僅美國?Intel?公司對硅基光電子的研發(fā)投入就高達數(shù)十億美元。在“863?計劃”“973?計劃”和國家自然科學基金等支持下，我國也加大了硅基異質(zhì)集成方向的研究力度，在硅基關鍵光電子集成器件等方面取得了一系列重要成果，調(diào)制、探測、復用與解復用等分立器件已經(jīng)研制成功，異質(zhì)集成襯底、光源、高速光電調(diào)制器等方向取得了一系列重要進展。
我國目前的硅基光電子技術研發(fā)主要以長距傳輸為主，且主要集中于超算和光通信領域。靈動芯光研發(fā)的硅基光電集成芯片則更多關注于光纖傳感和激光雷達領域。靈動芯光共有兩大類產(chǎn)品，一類為硅基集成外腔窄線寬激光器具有超窄線寬和高波長穩(wěn)定度等優(yōu)點，是分布式光纖傳感系統(tǒng)的核心光電子器件。
目前硅光集成主要的應用領域在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互聯(lián)的應用、骨干網(wǎng)的相干應用，以及數(shù)據(jù)中心間的互聯(lián)。出貨的硅光模塊產(chǎn)品主要分為兩大類：短距離數(shù)據(jù)中心光模塊和中長距離的電信相干模塊。數(shù)據(jù)中心光模塊從幾年前100G到現(xiàn)在的400G、800G、未來要到1.6T。硅光100G模塊和傳統(tǒng)100G模塊在數(shù)據(jù)中心的競爭中沒有取得較大優(yōu)勢，400G的傳輸速率可能是硅光模塊與傳統(tǒng)光模塊的轉折點，400G及以上的光模塊采用硅光方案將具有更大的競爭優(yōu)勢。有些公司已經(jīng)開始批量400G DR4和研發(fā)800G硅光的芯片，個別公司甚至在投入研發(fā)超過1.6的硅光模片設計。
根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2022-2027年中國硅基光電子行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢預測報告》顯示：
硅基光電子技術的發(fā)展始于上世紀80年代，Soref發(fā)現(xiàn)了晶體硅中的等離子色散效應，為硅基電光調(diào)制提供了理論基礎。硅光子技術其核心理念是“以光代電”，即利用激光束代替電子信號進行數(shù)據(jù)傳輸。硅光子技術將硅光模塊中的光學器件與電子元件整合到一個獨立的微芯片中，使光信號處理與電信號的處理深度融合，最終實現(xiàn)真正意義上的“光互聯(lián)”。
硅基光電子的核心理念是“光電融合”，即利用硅或與硅工藝兼容的其他材料作為光學介質(zhì)，跟現(xiàn)有的CMOS工藝兼容，開發(fā)以光電子、電子為載體的功能器件，并將它們在同一襯底上大規(guī)模集成，形成一個完整的具有綜合功能的新型集成電路單元，實現(xiàn)對光子進行發(fā)射、傳輸、探測和處理，可在光通、光互連、光計算和光傳感等領域應用。其包括光源、波導、調(diào)制器、探測器、有源芯片和無源器件等部分，除此之外，還應包括FAB廠、設計平臺和測試封裝。這里應關注：光源。目前主要采用相對成熟的外置光源方案。由于硅材料不直接發(fā)光，需要有其他發(fā)光材料提供光源，通過不同的引入方案實現(xiàn)集成。其他的光源解決方案，如bonding技術也有廠家開始應用(INTEL)，但不很成熟。最值得期待的硅基直接外延技術在探索中，離實際商用還有很長的路要走。
硅光技術是結合了集成電路技術的超大規(guī)模、超高精度制造的特性和光子技術超高速率、超低功耗的優(yōu)勢，在規(guī)?；a(chǎn)、成本控制、產(chǎn)品性能、封裝便利性和產(chǎn)品可靠性等方面均會有突出的優(yōu)勢，能夠很好的滿足高速互聯(lián)對更低成本、更高集成、更低功耗、更高密度等要求，這就決定了硅光被寄予擔當后摩爾定律時代的重任，在很多應用領域能大顯身手。
2023硅基光電子行業(yè)發(fā)展趨勢分析 預測產(chǎn)業(yè)未來呈爆發(fā)式增長
21世紀，萬物互聯(lián)帶來了流量大爆發(fā)的時代，預期全球流量將持續(xù)激增CAGR達30以上，未來五年全球互聯(lián)網(wǎng)流量將增加至少3倍。數(shù)據(jù)速率、數(shù)據(jù)帶寬和數(shù)據(jù)容量將從“Gbps”時代升級到“Tbps”時代，傳統(tǒng)的集成電路被要求有更大帶寬、更高速率的數(shù)據(jù)傳輸能力、數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)存儲能力。
硅基光電子優(yōu)勢明顯，除了在光通信領域的作用外，在其他商業(yè)領域如：光傳感、光計算、醫(yī)療健康和激光雷達等領域的價值也逐漸顯現(xiàn)，一個接一個應用得以落地。所以，硅光產(chǎn)業(yè)將在21世紀迎來爆發(fā)式增長。估計硅光芯片市場在未來幾年可能會出現(xiàn)爆炸性增長，從2020年的8700萬美元增長至2026年的11億美元，從2021年開始的五年內(nèi)，復合年增長率為49%。預測硅光平臺將會出現(xiàn)多種新應用，且認為增長最快的將是醫(yī)療健康和光計算領域的應用。預測，到2026年硅光在光模塊市場份額將超過50%，2021~2026年硅光模塊市場累計將達288億美元。
硅基光電子技術擁有光的極高帶寬、超快速率和高抗干擾特性以及微電子技術在大規(guī)模集成、低能耗、低成本等方面的優(yōu)勢，更適應未來高速、復雜的光通信系統(tǒng)。同時可以滿足長距離數(shù)據(jù)傳輸以及微電子芯片間的短距離大容量數(shù)據(jù)傳輸，通過與微電子集成電路進行單片集成，實現(xiàn)高速、低功耗的片上互連，突破微電子處理器在數(shù)據(jù)互連上的瓶頸。
更多硅基光電子市場調(diào)研消息,可以點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2022-2027年中國硅基光電子行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢預測報告》。
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2022-2027年中國硅基光電子行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢預測報告
硅基光電子技術的發(fā)展始于上世紀80年代，Soref發(fā)現(xiàn)了晶體硅中的等離子色散效應，為硅基電光調(diào)制提供了理論基礎。硅光子技術其核心理念是“以光代電”，即利用激光束代替電子信號進行數(shù)據(jù)傳輸。...
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陳澤芳
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