硅基光電子行業(yè)市場發(fā)展機(jī)遇及趨勢預(yù)測

• 吳澳燕 2023年4月20日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 592 33
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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，實現(xiàn)高

在過去的半個世紀(jì)中，硅基微電子學(xué)和光纖通信引發(fā)了一場影響深遠(yuǎn)的信息技術(shù)革命，將人類社會帶入了高速信息時代，對通信容量和速度的需求呈指數(shù)增長。另一方面，數(shù)據(jù)中心和高性能計算面臨著電互聯(lián)在速度、帶寬和能耗上的瓶頸。硅基光電子技術(shù)已成為突破這些瓶頸的關(guān)鍵。由于具有折射率高、器件尺寸小和與CMOS兼容工藝的優(yōu)勢，硅可以以低成本和低能耗在微芯片上實現(xiàn)大規(guī)模光電集成。這已成為芯片行業(yè)的熱門選擇。此外，硅基光電子技術(shù)已經(jīng)開辟了一系列新的研究領(lǐng)域，如中紅外通信、微波光電子、片上實驗室、量子通信、光電子計算和芯片級激光雷達(dá)。

硅基光電子技術(shù)當(dāng)下最大的需求依然是光通信。光通信的市場仍會保持增長，用于數(shù)據(jù)中心、傳輸網(wǎng)絡(luò)的光連接，以及面向CPO的數(shù)字互聯(lián)都是硅基光電子的成長空間;第二則是傳感，用于環(huán)境測試、健康識別，如當(dāng)下的測血壓，測血氧等等，氣體勘測、可穿戴、激光雷達(dá)等等新的應(yīng)用不斷成熟;第三則是量子光學(xué)，包括光量子計算、量子通信、量子密鑰分發(fā)等等，未來成長的需求都將是硅基光電子的賽道。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《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。

目前硅光電子芯片正于螺旋上升的狀態(tài)，是一個嶄新的技術(shù)。預(yù)計到2026年，全球硅光市場規(guī)模將超過70億美元。未來硅基光電子技術(shù)進(jìn)入芯片間互連及物聯(lián)網(wǎng)，其應(yīng)用領(lǐng)域及規(guī)模將呈指數(shù)性增長。

硅基光電子行業(yè)市場發(fā)展機(jī)遇及趨勢預(yù)測

在算力時代超大帶寬、低時延、靈活連接、低成本能耗等應(yīng)用驅(qū)動下，硅光迎來發(fā)展機(jī)遇，其在通信和計算領(lǐng)域中的應(yīng)用成為近年來討論的熱點。

作為承載算力的重要基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心特點適合硅光大量應(yīng)用，CPO技術(shù)崛起，光子集成趨勢顯著。硅光助力解決相干模塊尺寸與成本問題。未來硅光通信向著高速率、集成化方向邁進(jìn)。另外，從互聯(lián)和計算來看，光互連可為計算提供高性能I/O接口，硅光計算產(chǎn)業(yè)整體處于初步探索階段，預(yù)計將先在部分特定應(yīng)用市場中形成產(chǎn)品競爭力。成為使后摩爾時代計算技術(shù)突破傳統(tǒng)微電子計算極限的可選方案，可實現(xiàn)更低能耗、更小延遲以及更大帶寬。

硅光已經(jīng)成為電信和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的主流方案，并且都有不同的硅光技術(shù)可以覆蓋，無論是從接入還是在城域網(wǎng)，還是在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)甚至數(shù)據(jù)中心里面，硅光應(yīng)用場景不僅豐富，而且在大量實踐中得到規(guī)模商用。此外，硅光在3D傳感和激光雷達(dá)方面的應(yīng)用已經(jīng)涵蓋工業(yè)自動化、自動駕駛等諸多豐富場景。

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。

市場研究公司Yole Développement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，并預(yù)測，從2021年開始的五年內(nèi)，復(fù)合年增長率為49%。Yole的預(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。

目前我國十四五政策上來看，上海市明確提出發(fā)展光子芯片與器件，重點突破硅光子、光通訊器件、光子芯片等新一代光子器件的研發(fā)與應(yīng)用，對光子器件模塊化技術(shù)、基于CMOS的硅光子工藝、芯片集成化技術(shù)、光電集成模塊封裝技術(shù)等方面的研究開展重點攻關(guān)。湖北省、重慶市、蘇州市等政府都把硅光芯片作為“十四五”期間的重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)。

與海外頭部企業(yè)相比，國內(nèi)企業(yè)布局硅光技術(shù)較晚，主要通過收購擁有該技術(shù)的海外公司或者與外企成立合資公司的模式來切入，目前在研發(fā)技術(shù)和成果方面與海外巨頭還有較大差距。不過就當(dāng)前而言，無論是國外企業(yè)的技術(shù)領(lǐng)跑還是國內(nèi)企業(yè)的入場追趕，從目前的市場發(fā)展階段和產(chǎn)品成熟度來看，在功耗、成本、帶寬和產(chǎn)能方面硅光技術(shù)還有較大的提升空間，距離大規(guī)模應(yīng)用尚需時日，但可以確定的是硅光技術(shù)未來會成為光通信領(lǐng)域的主流應(yīng)用方向。

更多行業(yè)詳情請點擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《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》。報告重點分析了硅基光電子前十大企業(yè)的研發(fā)、產(chǎn)銷、戰(zhàn)略、經(jīng)營狀況等。報告還對硅基光電子市場風(fēng)險進(jìn)行了預(yù)測，為硅基光電子生產(chǎn)廠家、流通企業(yè)以及零售商提供了新的投資機(jī)會和可借鑒的操作模式，對欲在硅基光電子行業(yè)從事資本運(yùn)作的經(jīng)濟(jì)實體等單位準(zhǔn)確了解目前中國硅基光電子行業(yè)發(fā)展動態(tài)，把握企業(yè)定位和發(fā)展方向有重要參考價值。

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