前途無限的硅光子產業(yè)：中國正在起步

今天，硅光子學的主要市場是光通信。按價值計算，硅光子占數(shù)據(jù)通信光收發(fā)器市場的 20% 以上。我們預測，到 2027 年，這一比例將增長到 30% 左右。硅光子越來越多地用于 500 m 距離 DR 標準連接，但它也越來越多地用于數(shù)據(jù)通信應用中的相干技術。對 400ZR 標準技術的需求也在增加。我們估計，2021 年芯片級市場價值為 1.52 億美元。2027 年，市場將接近 10 億美元。

由于平臺日益成熟，這種增長將受到許多市場的推動。醫(yī)療應用開始進入市場，許多初創(chuàng)公司使用硅集成光學作為制造平臺。消費者健康發(fā)展仍在繼續(xù)，Rockley 宣布其 VitalSpex TM生物傳感平臺將于 2022/23 年發(fā)貨。這將為未來將基于硅光子學的生物傳感器集成到蘋果或華為等大品牌的可穿戴設備中鋪平道路。

使用硅光子學的光互連將使分散的數(shù)據(jù)中心能夠為高性能計算 (HPC) 和數(shù)據(jù)通信提供更多功率。AyarLabs 采用這種方法，計劃在 2022 年首次出貨。應用將包括 HPC 和數(shù)據(jù)中心。

光子計算允許模擬人工智能 (AI) 計算比今天的數(shù)字 AI 快得多，它正在開發(fā)中，并將很快投放市場。

在汽車領域，越來越多的制造商將光探測和測距 (LiDAR) 集成到其產品中。硅光子學將使緊湊且價格合理的調頻連續(xù)波 (FMCW) 激光雷達和集成陀螺儀成為可能。

聯(lián)合封裝光學器件 (CPO) 市場的增長仍然是一個懸而未決的問題，但無論如何，此類產品將與可插拔光學器件共存。由于其集成能力，硅光子學是成為 CPO 和可插拔之間缺失環(huán)節(jié)的正確技術。

硅光子產業(yè)格局活躍。硅光子應用的潛力導致在過去三年中創(chuàng)建了各種公司。一些玩家正在利用硅光子提供的機會進入光收發(fā)器市場。其他人則利用這個機會尋找新的應用，例如醫(yī)療、傳感器、互連和計算。

英特爾仍然是市場領導者，擁有 58% 的市場份額，其次是思科，擁有 29% 的份額，以及 Marvell/Inphi、Sicoya 等較小的公司。Tower 被英特爾收購是后者加強其代工活動并可能成為主要的硅光子代工廠的戰(zhàn)略的一部分。

中國在硅光子學的發(fā)展方面繼續(xù)非?；钴S，有許多參與者參與其中。盡管該行業(yè)在中國仍處于起步階段，但正在形成合作伙伴和合資企業(yè)，研發(fā)活動非常重要。

中國公司之間的合作示例包括以前的 Rockley/Hengtong 合作伙伴關系以及目前 Sicoya 與 Broadex、Skorpios、Luxsharetec 和 Broadex 之間的合作，以及華為和中興通訊與其外部供應商的合作，這些合作鞏固了對硅光子技術的訪問。

中國目前正在建立一個完整的硅光子產業(yè)，包括絕緣體上硅（SOI）供應商、初創(chuàng)企業(yè)和大公司。

歷史上，集成光子學是在 SOI 平臺上開發(fā)的。目標是從 CMOS 行業(yè)的晶圓級制造技術中受益，并將其應用于光子芯片。但 SOI 晶圓價格昂貴，而且硅不一定是所有不同光子學功能的最佳材料。

從一開始，InP 的集成就是英特爾面臨的最大挑戰(zhàn)之一。在 SOI 上成功開發(fā) InP 小芯片集成是英特爾在硅光子學業(yè)務上取得成功的關鍵。

如今，隨著數(shù)據(jù)速率的提高，硅上的高速調制正成為瓶頸。因此，為了克服當前的限制，新材料有了各種發(fā)展，包括鈮酸鋰 (LNO) 薄膜、InP、鈦酸鋇 (BTO)、聚合物和等離子體材料。例如，Arista 在 OFC 2022 會議的 800G 收發(fā)器原型中的調制器中集成了薄膜 LNO。除了 LNO，Riber 正在開發(fā) BTO，Lightwave Logic 正在開發(fā)聚合物。

隨著集成光學向功能增加的方向發(fā)展，硅光子學的定義將擴大到包括其他材料的集成。然而，為了成本效益，CMOS 制造環(huán)境仍然是必要的。

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