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硅光芯片的市场前景和产业化难题

时间:2018-11-24, 来源:互联网, 资讯类别:市场分析

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。硅光芯片的前景真的像人们想象中的那样吗?笔者从硅光芯片的优势、市场定位及行业痛点,带大家深度了解真正的产业状况。

硅光芯片的优势

硅光芯片是将硅光材料和器件通过特殊工艺制造的集成电路,主要由光源、调制器、有源芯片等组成,通常将光器件集成在同一硅基衬底上。硅光芯片的具有集成度高、成本低、传输线更好等特点,因为硅光芯片以硅作为集成芯片的衬底,所有能集成更多的光器件;在光模块里面,光芯片的成本非常高,但随着传输速率要求,晶圆成本同样增加,对比之下,硅基材料的低成本反而成了优势;波导的传输性能好,因为硅光材料的禁带宽度更大,折射率更高,传输更快。

硅光芯片的市场定位

光芯片作为光通信系统中的核心器件,它承担着将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的重任,除了外加能源驱动工作,光器件的转换能力和效率决定着通信速度。为什么未来需要硅光芯片,这是由于随着5G时代的到来,芯片对传输速率和稳定性要求更高,硅光芯片相比传统硅芯的性能更好,在通信器件的高端市场上,硅光芯片的作用更加明显。

未来人们对流量的速度要求很高,作为技术运营商,5G的密集组网对硅光芯片的需求大增。之所以说硅光芯片定位通信器件的高端市场,这是由于未来的5G将应用在生命科学、超算、量子大数据、无人驾驶等,这些领域对通讯的要求更高,不同于4G网络,零延时、无差错是最基本的要求。

目前,国内核心的光芯片及器件依然严重依赖于进口,高端光芯片与器件的国产化率不超过10%,这是国内加大研究光芯的内在驱动力。

巨头纷纷布局

正是由于硅光芯片的前景广阔,国内外巨头纷纷布局。包括英特尔、Luxtera公司、Rockley等都具备了硅光芯片的研发能力。英特尔的硅光芯片主要针对5G无线基础设施市场,它的100G硅光收发器产品组合为满足下一代通信基础设施的带宽要求而优化,同时可承受恶劣的环境条件。Luxtera公司也在致力于硅基混合集成PIC的研究,已经实现了将磷化铟激光器集成在硅基基底上,它开发硅基PIC的主要目的是应用于服务器与服务器之间、服务器与交换机之间的高速互联等应用场合,它采用电子集成电路常用的CMOS工艺实现PIC,实现方式较英特尔要简化很多。Rockley公司的差异化硅制造技术可以生产具有相对较低功耗、较低竞争性成本的光学器件,例如基于硅光子学的收发器等,Rockley的目标市场包括消费电子、自动车辆、生物医学、工业和数据中心。

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。

硅光芯片的产业化难题

科技想得到普及,除了技术,产业化也是一个很漫长的国产,硅光芯片产业也在不断的朝着正确的方向前进。就硅光芯片产业链而言,全球亦仍处于初级阶段,硅光芯片要实现大规模的商用还有很长的路要走,据相关数据统计,2017年全球硅光芯片的市场不到5亿美元。

硅光芯片的产业化难题主要有材料、设计架构、制造良率、封装成本等难题,但不可否认它广阔的市场前景,随着5G时代的来临,这些难题会慢慢迎刃而解。

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