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“黑科技”硅光技术未来已来 国产化进程提速

发布时间:2022-08-29 01:27:56 来源:188比分体育直播 作者:188官网直播吧

  近几年,硅光芯片被广为提及,从概念到产品,它的发展速度让人惊叹。硅光芯片作为硅光子技术中的一种,有着非常可观的前景,尤其是在5G商用来临之际,企业纷纷加大投入,抢占市场先机。硅光子是一种基于硅光子学的低成本、高速的光通信技术,用激光束代替电子信号传输数据,她是将光学与电子元件组合至一个独立的微芯片中以提升路由器和交换机线卡之间芯片与芯片之间的连接速度。硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料(如 SiGe/Si、SOI 等),利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术,结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势,是应对摩尔定律失效的颠覆性技术。这种组合得力于半导体晶圆制造的可扩展性,因而能够降低成本。硅光子架构主要由硅基激光器、硅基光电集成芯片、主动光学组件和光纤封装完成。使用该技术的芯片中,电流从计算核心流出,到转换模块通过光电效应转换为光信号发射到电路板上铺设的超细光纤,到另一块芯片后再转换为电信号。从大的思路来看,未来芯片的提速需要芯片间和芯片内的通讯速度加快,目前单纯的电子迁移速度不能满足要求,而利用光传输则可以有效的解决这一问题。硅光子为此应运而生。

  集成硅光子的时代将来临硅光子(SiP)实现廉价且规模生产的光连接,从根本上改变光器件和模块行业。未来三五年内,这种情况还不会发生,但硅光子技术可能在下个十年证明它是破坏性。基于硅光子的光连接与电子ASIC、光开关,或者新的量子计算设备的集成,将打开一个广阔的创新前沿。预计到2022年,硅光子光收发器市场将超20亿美元,在全球光收发器市场中占比超20%。从出货量来看,到2022年,硅光子光收发器在总光收发器出货量中的占比将不到2.5%。这些产品中的大多数将是高端产品100G或以上速率,因此定价也相对较高。“黑科技”硅光技术未来已来 国产化进程提速这似乎与许多业内专家的期望相悖,即希望硅光子能实现廉价且规模生产的光连接,并且取代现有的InP和GaAs平台。然而如果硅光子的主要优势是集成,它将会是最适合需要大量集成的复杂高端设备的技术。未来十年或二十年,分立、2X和4X集成产品(将2个或4个光功能组合到单个发射器或接收器上面)将持续依赖InP和GaAs技术。事实上美国在InP等光集成领域同样取得了领先世界的成就,由于硅并不能直接产生激光,相比InP材料存在一定弱势,其商用步伐也落在InP材料器件之后。光集成一定是光通信器件的发展方向,很难说未来三五年各种光集成技术将取得怎样的突破,所以硅光子能在多大程度上成功替代还有待观察。国内芯片市场份额低,有望迎接国产化替代机遇近几年,中国光通信市场快速发展,目前国内光通信器件市场占全球25%左右的市场份额。整体上,国内光器件厂商以中小企业为主,产品主要集中在无源器件、低速光收发模块等领域。国内厂商凭借成本优势在组装和代工方面占优,在产品研发与创新方面则相对薄弱。光芯片产品方面,国内产品主要集中在10Gb/s及以下的低速光模块。据悉,目前小于10Gb/s的光芯片国产化率达到80%,10Gb/s速率的光芯片国产化率接近50%,而25Gb/s及以上的速率的光芯片则高度依赖出口,国产化率仅3%,成为国内光器件的“阿喀琉斯之踵”。目前,国内高速光芯片国产化率较低,高速光芯片核心技术主要掌握在美日厂商手中。但令人可喜的是,国内在硅光芯片上也取得了突破性进展,我国自主研发的首款商用“100G硅光收发芯片”已经投产使用,这款芯片在体积、性能、成本、通用化等方面达到了全球第一梯队的水准。