2023硅基光電子行業(yè)發(fā)展趨勢分析 預(yù)測產(chǎn)業(yè)未來呈爆發(fā)式增長

• 陳澤芳 2023年1月13日 來源：中研普華 互聯(lián)網(wǎng) 645 37
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21世紀(jì)，萬物互聯(lián)帶來了流量大爆發(fā)的時代，預(yù)期全球流量將持續(xù)激增CAGR達(dá)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(guān)鍵材料和器件研究引起了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，僅美國?Intel?公司對硅基光電子的研發(fā)投入就高達(dá)數(shù)十億美元。在“863?計劃”“973?計劃”和國家自然科學(xué)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(guān)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(fù)用與解復(fù)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(jìn)展。

我國目前的硅基光電子技術(shù)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(lǐng)域。靈動芯光研發(fā)的硅基光電集成芯片則更多關(guān)注于光纖傳感和激光雷達(dá)領(lǐng)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(diǎn)，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(yīng)用領(lǐng)域在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互聯(lián)的應(yīng)用、骨干網(wǎng)的相干應(yīng)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(zhuǎn)折點(diǎn)，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(shè)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(yù)測報告》顯示：

硅基光電子技術(shù)的發(fā)展始于上世紀(jì)80年代，Soref發(fā)現(xiàn)了晶體硅中的等離子色散效應(yīng)，為硅基電光調(diào)制提供了理論基礎(chǔ)。硅光子技術(shù)其核心理念是“以光代電”，即利用激光束代替電子信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。硅光子技術(shù)將硅光模塊中的光學(xué)器件與電子元件整合到一個獨(dú)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(shí)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(xué)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(shí)現(xiàn)對光子進(jìn)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(lǐng)域應(yīng)用。其包括光源、波導(dǎo)、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(yīng)包括FAB廠、設(shè)計平臺和測試封裝。這里應(yīng)關(guān)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(shí)現(xiàn)集成。其他的光源解決方案，如bonding技術(shù)也有廠家開始應(yīng)用(INTEL)，但不很成熟。最值得期待的硅基直接外延技術(shù)在探索中，離實(shí)際商用還有很長的路要走。

硅光技術(shù)是結(jié)合了集成電路技術(shù)的超大規(guī)模、超高精度制造的特性和光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢，在規(guī)模化生產(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(dān)當(dāng)后摩爾定律時代的重任，在很多應(yīng)用領(lǐng)域能大顯身手。

2023硅基光電子行業(yè)發(fā)展趨勢分析 預(yù)測產(chǎn)業(yè)未來呈爆發(fā)式增長

21世紀(jì)，萬物互聯(lián)帶來了流量大爆發(fā)的時代，預(yù)期全球流量將持續(xù)激增CAGR達(dá)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(lǐng)域的作用外，在其他商業(yè)領(lǐng)域如：光傳感、光計算、醫(yī)療健康和激光雷達(dá)等領(lǐng)域的價值也逐漸顯現(xiàn)，一個接一個應(yīng)用得以落地。所以，硅光產(chǎn)業(yè)將在21世紀(jì)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(fù)合年增長率為49%。預(yù)測硅光平臺將會出現(xiàn)多種新應(yīng)用，且認(rèn)為增長最快的將是醫(yī)療健康和光計算領(lǐng)域的應(yīng)用。預(yù)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(dá)288億美元。

硅基光電子技術(shù)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(shù)在大規(guī)模集成、低能耗、低成本等方面的優(yōu)勢，更適應(yīng)未來高速、復(fù)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(jìn)行單片集成，實(shí)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(diǎn)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(yù)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(yù)測報告

  硅基光電子技術(shù)的發(fā)展始于上世紀(jì)80年代，Soref發(fā)現(xiàn)了晶體硅中的等離子色散效應(yīng)，為硅基電光調(diào)制提供了理論基礎(chǔ)。硅光子技術(shù)其核心理念是“以光代電”，即利用激光束代替電子信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。...

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