光芯片步入“黃金時(shí)代”

  ICC訊  曾在與電子芯片競爭中落后的光子芯片，正在崛起。

  近段時(shí)間以來(lái)，英特爾和英偉達投資Ayar Labs，華為入股微源光子及長(cháng)光華芯，格芯推出新硅光子技術(shù)，新思科技成立OpenLight公司等等，頭部大廠(chǎng)一系列舉動(dòng)都正在將行業(yè)目光聚焦到“光芯片”賽道。

  隨著(zhù)5G、AIoT、云計算等各項應用的逐步落地，對數據傳輸提出了更高的要求。與此同時(shí)，數據中心光電轉換必需的器件——光模塊迎來(lái)了爆發(fā)式增長(cháng)。有數據統計，在多平面網(wǎng)絡(luò )架構下的，新一代數據中心對光模塊的需求量增加了65倍。

  LightCounting的預測顯示，全球光模塊的市場(chǎng)規模將在未來(lái)5年以CAGR 14%保持增長(cháng)，預計2026年達到176億美元。

  全球光模塊細分市場(chǎng)規模及預測

  (圖源：LightCounting)

  其中，光芯片的性能直接決定光模塊的傳輸速率，是產(chǎn)業(yè)鏈核心之一。以光通信產(chǎn)業(yè)鏈為例，光芯片位于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的頂端，占據光模塊成本的50%以上，是整個(gè)光通訊產(chǎn)業(yè)鏈條中技術(shù)最復雜、價(jià)值最高的環(huán)節。

  光通信產(chǎn)業(yè)鏈

  光芯片迎來(lái)發(fā)展機遇

  半個(gè)世紀以來(lái)，微電子技術(shù)大致遵循著(zhù)“摩爾定律”快速發(fā)展，隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷拓寬和深入，芯片的工藝制程已減小到?5nm?以下，但由此帶來(lái)的串擾、發(fā)熱和高功耗問(wèn)題愈發(fā)成為微電子技術(shù)難以解決的瓶頸。

  同時(shí)，在現有馮諾依曼計算系統采用存儲和運算分離的架構下，存在“存儲墻”與“功耗墻”瓶頸，嚴重制約系統算力和能效的提升。此外，處理器與內存之間、處理器與處理器之間信息交互的速度嚴重滯后于處理器計算速度，訪(fǎng)存與I/O瓶頸導致處理器計算性能有時(shí)只能發(fā)揮出10%，這對計算發(fā)展形成了極大制約。

  電子芯片的發(fā)展逼近摩爾定律極限，繼續在電子計算技術(shù)范式上尋求突破口步履維艱。在面向“后摩爾時(shí)代”的潛在顛覆性技術(shù)里，光芯片已進(jìn)入人們的視野。

  光芯片，一般是由化合物半導體材料(InP和GaAs等)所制造，通過(guò)內部能級躍遷過(guò)程伴隨的光子的產(chǎn)生和吸收，進(jìn)而實(shí)現光電信號的相互轉換。

  微電子芯片采用電流信號來(lái)作為信息的載體，而光子芯片則采用頻率更高的光波來(lái)作為信息載體。相比于電子集成電路或電互聯(lián)技術(shù)，光芯片展現出了更低的傳輸損耗 、更寬的傳輸帶寬、更小的時(shí)間延遲、以及更強的抗電磁干擾能力。

  此外，光互聯(lián)還可以通過(guò)使用多種復用方式(例如波分復用WDM、模分互用MDM等)來(lái)提高傳輸媒質(zhì)內的通信容量。因此，建立在集成光路基礎上的片上光互聯(lián)被認為是一種極具潛力的技術(shù)，能夠有效突破傳統集成電路物理極限上的瓶頸。

  光子芯片展望

  回顧光芯片發(fā)展歷程，早在1969年美國的貝爾實(shí)驗室就已經(jīng)提出了集成光學(xué)的概念。但因技術(shù)和商用化方面的原因，直到21世紀初，以Intel和IBM為首的企業(yè)與學(xué)術(shù)機構才開(kāi)始重點(diǎn)發(fā)展硅芯片光學(xué)信號傳輸技術(shù)，期望能用光通路取代芯片之間的數據電路。

  近年來(lái)隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，包括硅、氮化硅、磷化銦、III-V族化合物、鈮酸鋰、聚合物等多種材料體系已被用于研發(fā)單片集成或混合集成的光子芯片。

  在過(guò)去數年里，光子集成技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了許多進(jìn)展和突破。

  據了解，目前純光子器件已能作為獨立的功能模塊使用，但是，由于光子本身難以靈活控制光路開(kāi)關(guān)，也不能作為類(lèi)似微電子器件的存儲單元，純光子器件自身難以實(shí)現完整的信息處理功能，依然需借助電子器件實(shí)現。因此，完美意義上的純“光子芯片”仍處于概念階段，尚未形成可實(shí)用的系統。嚴格意義上講，當前的“光子芯片”應該是指集成了光子器件或光子功能單元的光電融合芯片，仍存在無(wú)法高密度集成光源、集成低損耗高速光電調制器等問(wèn)題。

  光子集成電路雖然目前仍處于初級發(fā)展階段，不過(guò)其成為光器件的主流發(fā)展趨勢已成必然。光子芯片需要與成熟的電子芯片技術(shù)融合，運用電子芯片先進(jìn)的制造工藝及模塊化技術(shù)，結合光子和電子優(yōu)勢的硅光技術(shù)將是未來(lái)的主流形態(tài)。

  硅基光電子集成芯片概念圖

  高速數據處理和傳輸構成了現代計算系統的兩大支柱，而光芯片將信息和傳輸和計算提供一個(gè)重要的連接平臺，可以大幅降低信息連接所需的成本、復雜性和功率損耗。隨著(zhù)光芯片技術(shù)的發(fā)展迭代，大型云計算廠(chǎng)商和一些企業(yè)客戶(hù)的需求都在從100G過(guò)渡到400G，400GbE的數據通信模塊出貨量翻了一倍，在2021年達到創(chuàng )紀錄的水平。

  由此可見(jiàn)，光器件行業(yè)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都在持續向滿(mǎn)足更高速率、更低功耗、更低成本等方向演進(jìn)升級，800G及更高速率產(chǎn)品也逐漸開(kāi)始使用，不同細分領(lǐng)域都面臨新技術(shù)的迭代和升級。

  迄今為止，硅光子商業(yè)化較為成熟的領(lǐng)域主要在于數據中心、高性能數據交換、長(cháng)距離互聯(lián)、5G基礎設施等光連接領(lǐng)域，800G及以后硅光模塊性?xún)r(jià)比較為突出。此外，Yole認為未來(lái)幾年內增長(cháng)最快的將是汽車(chē)激光雷達、消費者健康和光子計算領(lǐng)域的應用。

  光芯片賽道“高手云集”

  光芯片的廣闊市場(chǎng)前景自然吸引了眾多廠(chǎng)商“搶食”。

  從市場(chǎng)格局來(lái)看，美國是硅光子領(lǐng)域起步最早也是發(fā)展最好的國家，1991年美國便成立了“美國光電子產(chǎn)業(yè)振興會(huì )”，以引導資本和各方力量進(jìn)入光電子領(lǐng)域。2014年，美國又建立了“國家光子計劃”產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，明確將支持發(fā)展光學(xué)與光子基礎研究與早期應用研究計劃開(kāi)發(fā)。

  歐洲和日本也在跟進(jìn)，中國大概在2010年以后開(kāi)始入局光芯片賽道。另外，新加坡的IME也是較早建立硅光子工藝的平臺之一，為行業(yè)的發(fā)展作出了不小的貢獻。

  從當前產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展看，全球光芯片產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐漸成熟，從基礎研發(fā)到制造工藝再到商業(yè)應用的各個(gè)環(huán)節均有代表性企業(yè)。其中以英特爾、思科、英偉達、格芯等為代表的企業(yè)占據了硅光芯片和模塊出貨量的大部分，成為業(yè)內領(lǐng)頭羊。

  英特爾：光芯片賽道“領(lǐng)頭羊”

  雖然是貝爾實(shí)驗室提出的光芯片技術(shù)的概念，但將其發(fā)揚光大的卻是英特爾。

  英特爾從20多年前就開(kāi)始進(jìn)行硅光子學(xué)研究，直到2016年才將其第一批硅光子光學(xué)收發(fā)器投入使用，標志著(zhù)光子集成真正進(jìn)入到主流應用領(lǐng)域。

  英特爾第一個(gè)產(chǎn)品是100G PSM4 QSFP，在并行單模光纖上具有2公里的距離，并且在發(fā)射器芯片上具有磷化銦層，實(shí)現了四個(gè)混合激光器和用于將電信號轉換為光的調制器和光電檢測器以將光轉換為電信號。該方案通過(guò)提供快速、可靠和經(jīng)濟高效的連接能力而提供巨大的價(jià)值。

  2017年下半年英特爾開(kāi)始大批量供應100G產(chǎn)品;2018年英特爾將其100G硅光收發(fā)器產(chǎn)品組合擴展到數據中心之外進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )邊緣，公布了為加速新的5G應用場(chǎng)景和物聯(lián)網(wǎng)應用產(chǎn)生的大量數據轉移而優(yōu)化的新硅光產(chǎn)品;同年，英特爾還展示出了其400G硅光能力;2020年英特爾開(kāi)始開(kāi)發(fā)其200G FR4和400G DR4光學(xué)收發(fā)器...

  據知乎博主“溜達兔”介紹，從2016年英特爾將其硅光子產(chǎn)品“100G PSM4”投入商用起，截止目前，英特爾已經(jīng)為客戶(hù)提供了超過(guò)400萬(wàn)個(gè)100G的硅光子產(chǎn)品。而在2020年的英特爾研究院開(kāi)放日活動(dòng)上，英特爾又提出了“集成光電”愿景，即將光互連I/O直接集成到服務(wù)器和封裝中，對數據中心進(jìn)行革新，實(shí)現1000倍提升，同時(shí)降低成本。

  在高速網(wǎng)絡(luò )交換芯片市場(chǎng)，英特爾正在力推Tofino方案，其中包括了自研的硅光子技術(shù)和高級封裝技術(shù)，即光電共封技術(shù)(co-packaged，CPO)。

  光電共封就是把將光芯片和電芯片(交換芯片)焊接在同一個(gè)基板上，芯片之間采用光連接，對于高速芯片來(lái)說(shuō)，可以解決功耗，散熱，和端口密度等問(wèn)題。英特爾為可編程以太網(wǎng)交換機芯片技術(shù)而收購Barefoot時(shí)，顯然也是考慮到了光電共封CPO技術(shù)。

  目前，英特爾已經(jīng)能做到在CMOS芯片緊密集成的單一技術(shù)平臺上，將多波長(cháng)激光器、半導體光學(xué)放大器、全硅光電檢測器以及微型環(huán)調制器集成到一起，目前已經(jīng)實(shí)現集成光子器件模塊芯片的量產(chǎn)應用。

  在今年OFC會(huì )議上，英特爾展示了其可靠的InP激光器、240Gbps的微環(huán)調制器及其控制電路。在這些核心IP的基礎上，英特爾演示了800G的硅光發(fā)送器，并展示了其在CPO與Optical I/O的布局，三個(gè)方向都在穩步向前推進(jìn)。

  英特爾800G硅光模塊示意圖

  綜合來(lái)看，英特爾在硅光產(chǎn)品線(xiàn)的整體布局如下圖所示，包括Transceiver, CPO和Opitcal I/O，其帶寬與能效比也是逐步提升。

  相對于其他采用代工廠(chǎng)的品牌來(lái)說(shuō)，英特爾的優(yōu)勢還在于其一直走的都是一體化IDM模式，按照英特爾的說(shuō)法，“英特爾是唯一一家在軟件、硅和平臺、封裝和工藝方面具有深度和廣度的公司?！?

  此外，對高塔半導體(Tower Semiconductor)的收購又填補了英特爾在光子芯片領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力。今年1月份，高塔半導體聯(lián)合網(wǎng)絡(luò )通訊設備公司瞻博網(wǎng)絡(luò )(Juniper Networks)推出硅光子代工工藝，可將III-V族激光器、半導體光放大器(SOA)、電吸收調制器(EAM)和光電探測器與硅光子器件共同集成在一顆單芯片上，構成尺寸更小、具有更多通道數且更節能的光學(xué)架構和解決方案。

  憑借英特爾在硅光子工藝和封裝技術(shù)領(lǐng)域的積累，未來(lái)或將會(huì )成為該領(lǐng)域的有力競爭者。

  Ayar Labs：光芯片賽道明星初創(chuàng )公司

  除了自研之外，英特爾還在持續入股相關(guān)公司。近期投資了光芯片行業(yè)明星初創(chuàng )企業(yè)Ayar Labs。

  據介紹，Ayar Labs的光學(xué)I/O解決方案消除了與系統帶寬、功耗、延遲和范圍相關(guān)的瓶頸，顯著(zhù)改進(jìn)了現有系統架構，并為人工智能、高性能計算、云、電信、航空航天和遙感應用。據透露，Ayar Labs已經(jīng)批量出貨了第一批產(chǎn)品，預計到今年年底將出貨數千個(gè)封裝內的光學(xué)互連芯片。

  Ayar Labs的專(zhuān)利技術(shù)采用行業(yè)標準的硅加工工藝，開(kāi)發(fā)了高速、高密度、低功耗的光互連芯片和激光器，以取代傳統的電學(xué)I/O互連。Ayar Labs的高度差異化技術(shù)對于支持未來(lái)的高性能計算架構至關(guān)重要。

  此外，為Ayar打開(kāi)錢(qián)包的還有英偉達、惠普、應用材料以及芯片制造商格芯等科技公司和十幾家投資公司的支持，Ayar與格芯攜手開(kāi)發(fā)了許多關(guān)鍵封裝技術(shù)，其中包括銅柱技術(shù)和V型槽光纖連接技術(shù)等。

  博通：CPO技術(shù)競爭愈發(fā)激烈

  博通(Broadcom)是全球領(lǐng)先的有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信半導體公司，也是VCSEL芯片的主要供應商之一。在光學(xué)數據通訊市場(chǎng)產(chǎn)品供應豐富，包括光纖接收器、嵌入式光學(xué)模組以及自適應光纜等。

  博通去年初發(fā)布了兩款支持光電共封(Co-Packaged Optics簡(jiǎn)稱(chēng)CPO)技術(shù)的下一代交換ASIC芯片概念，首款25.6Tb Humboldt芯片預計在2022年年底推出，51.2Tbps芯片Bailly則將于2023年后發(fā)布。博通同時(shí)宣布計劃推出基于硅光技術(shù)的支持與DSP合封的800G DR8 可插拔光模塊，以及下一步與CPU和GPU共封的計劃。

  可以看到，在頂級高端交換芯片領(lǐng)域的光電共封CPO技術(shù)的競爭將越來(lái)越激烈。

  思科：收購入局

  思科于2012年、2019年收購Lightwire、Luxtera(硅光市占率35%)及Acacia公司，快速布局硅光領(lǐng)域，成為了收發(fā)器、交換機和通用共同封裝光學(xué)器件硅光子學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)導者。

  目前思科使用臺積電來(lái)滿(mǎn)足他們的一些光子學(xué)需求，思科還與英特爾、格芯在制造方面建立了合作伙伴關(guān)系。

  Lightwire在CMOS纖維光學(xué)和封裝設計方面擁有專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢，通過(guò)將多種高速主動(dòng)和被動(dòng)光纖功能整合到一小塊硅基片上的方式在光纖互聯(lián)領(lǐng)域取得一些創(chuàng )新成果;

  Luxtera曾研發(fā)世界第一款CMOS光子器件，為最早推出商用級硅光集成產(chǎn)品的廠(chǎng)商之一，2015年發(fā)布100G PSM4硅光子芯片;

  Acacia 400G硅光模塊方案主要是將分離光器件集成為硅光芯片的基礎上再與自研DSP電芯片互聯(lián)，最終外接激光器進(jìn)行封裝，已于2020年開(kāi)始送樣給客戶(hù)。

  英偉達：以光器件破局

  由于收購了Mellanox，英偉達成為了頂級網(wǎng)絡(luò )供應商。此外，英偉達還收購了一些光子學(xué)公司，包括瑞典的OptiGOT，同時(shí)還為Infiniband網(wǎng)絡(luò )中使用的光子收發(fā)器進(jìn)行了一些設計。英偉達擁有用于交換機的完整IP陣列，由于其作為AI訓練和加速計算的領(lǐng)先公司，他們遇到了與計算應用程序相關(guān)的最難的I/O功率擴展問(wèn)題。

  由于新的人工智能模型在參數數量上的爆炸式增長(cháng)，英偉達在性能和功率方面陷入了困境，需要共同封裝的光學(xué)器件才能繼續在A(yíng)I中擴展。

  英偉達之前曾提出過(guò)與共封裝光子學(xué)相關(guān)的研究，直到2019年英偉達宣布以69億美元的價(jià)格收購光纖互連領(lǐng)軍者M(jìn)ellanox。于Mellanox在2013年收購Kotura時(shí)所獲得的技術(shù)，此次交易將為英偉達帶來(lái)硅光子產(chǎn)品組合，使數據處理和互連構成同一解決方案的組成部分。

  格芯：光子技術(shù)代工“佼佼者”

  在工藝方面，格芯(GlobalFoundries)是硅光子技術(shù)方面的投入程度可能是幾家主流代工廠(chǎng)中最積極的。

  格芯從數年前就開(kāi)始積極布局，目前能提供先進(jìn)的硅光子工藝平臺，包括各種光波導、相移器、極化器、光二極管等等，除了硅光子工藝之外，格芯還提供高級封裝選項，幫助客戶(hù)實(shí)現CPO技術(shù)。

  前不久，格芯推出新一代硅光子平臺Fotonix，實(shí)現了多項復雜工藝整合至單個(gè)芯片的功能，把光子系統、射頻組件和CMOS集成到同一塊芯片上。格芯將300mm光子學(xué)特性和300Ghz級別的RF-CMOS工藝集成到硅片上的平臺，可以提供一流、大規模的性能。

  據公布資料顯示，目前其Fotonix平臺的客戶(hù)包括Broadcom、Marvell、Nvidia、Synopsys、Cisco等硅光子領(lǐng)域的重要廠(chǎng)商，以及 Ayar Labs、Lightmatter、PsiQuantum、Ranovus 和 Xanadu 等光子技術(shù)廠(chǎng)商，未來(lái)前景大有可觀(guān)。

  GF Fotonix 解決方案將在格芯位于紐約州馬耳他的先進(jìn)制造廠(chǎng)中生產(chǎn)，為客戶(hù)提供參考設計套件、MPW、測試、晶圓廠(chǎng)前端和后端服務(wù)、交鑰匙和半導體制造服務(wù)，幫助客戶(hù)更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。格芯允許客戶(hù)在芯片上封裝更多產(chǎn)品功能并“簡(jiǎn)化他們的材料清單”，GF Fotonix 也支持各種芯片封裝解決方案，包括用于更大光纖陣列的無(wú)源附件、2.5D 封裝和片上激光器。

  格芯是目前唯一能提供 300mm 單芯片硅光解決方案的純晶圓代工廠(chǎng)，該解決方案展示了出色的單位光纖數據傳輸速率(0.5Tbps/光纖)。這樣可以構建 1.6-3.2Tbps 的光學(xué)小芯片，從而提供更快速高效的數據傳輸，并帶來(lái)更好的信號完整性。此外，由于系統誤碼率降低到了萬(wàn)分之一，它還能夠支持下一代人工智能。

  Ayar Labs 首席執行官 Charles Wuischpard 也指出，在創(chuàng )立早期就已經(jīng)與格芯在 GF Fotonix 開(kāi)發(fā)方面展開(kāi)合作，從集成 PDK 和工藝優(yōu)化，到展示第一顆可以工作芯片，Ayar Labs 的單芯片電子/光子解決方案與 GF Fotonix 相結合，打開(kāi)了芯片之間的光學(xué) I/O 市場(chǎng)的巨大的機遇，為年底之前批量生產(chǎn)做好了準備。

  除了格芯外，高塔半導體推出了PH18DA制造工藝，能夠降低成本，提高功率效率，并簡(jiǎn)化封裝;臺積電也推出了用于硅光子芯片的先進(jìn)封裝技術(shù)——COUPE(緊湊型通用光子引擎)異構集成技術(shù)。但相比起定位于全球領(lǐng)先的硅光子代工廠(chǎng)的格芯和擁有自己硅光代工平臺的英特爾，其它代工廠(chǎng)商的布局仍稍顯不足。

  新思科技：生態(tài)系統的“加速器”

  由于涉及大量復雜的混合信號，光子代工過(guò)程非常困難，驗證設計的工作原理也非常困難。Synopsys、Cadence和Ansys等廠(chǎng)商與制造廠(chǎng)合作進(jìn)行PDK開(kāi)發(fā)和仿真是創(chuàng )建強大的設計生態(tài)系統的關(guān)鍵。

  以新思科技(Synopsys)為例，其光電統一的芯片設計解決方案 OptoCompiler 可助力開(kāi)發(fā)者更好地在 硅光平臺上進(jìn)行創(chuàng )新，可為光子芯片提供完整的端到端設計、驗證和簽核解決方案。OptoCompiler 將成熟的專(zhuān)用光子技術(shù)與業(yè)界領(lǐng)先的仿真和物理驗證工具相結合，開(kāi)發(fā)者能夠對復雜的光子芯片進(jìn)行快速、準確的設計和驗證。

  近期，新思科技與瞻博網(wǎng)絡(luò )聯(lián)合成立了面向硅光子市場(chǎng)的 OpenLight 公司，旨在加速高性能光子集成電路的開(kāi)發(fā)，OpenLight將其激光集成作為其技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢，希望能夠吸引那些希望為硅光子應用生產(chǎn)芯片的客戶(hù)。

  OpenLight技術(shù)已通過(guò)Tower Semiconductor的PH18DA制造工藝的資格和可靠性測試，通過(guò)將用于半導體激光器的磷化銦材料直接加工到硅光子芯片上。

  中國光芯片產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展與出路

  反觀(guān)國內市場(chǎng)，近些年在下游需求大幅擴張的帶動(dòng)下，國內廠(chǎng)商通過(guò)技術(shù)研發(fā)、對外收購等多種方式嘗試打造中國的光芯片產(chǎn)業(yè)。

  工信部2017年底發(fā)布的《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖(2018—2022年)》指出，目前高速率光芯片國產(chǎn)化率僅3%左右，要求2022年中低端光電子芯片的國產(chǎn)化率超過(guò)60%，高端光電子芯片國產(chǎn)化率突破20%。

  資料來(lái)源：中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖(2018-2022年)

  從上圖可以看到，國產(chǎn)高端光芯片的缺失給行業(yè)帶來(lái)了巨大發(fā)展機會(huì )。在政策支持下，我國光芯片行業(yè)發(fā)展迅速。尤其近年來(lái)，國際局勢不穩，國外斷供國內芯片的事件頻頻發(fā)生，國產(chǎn)替代也便成為了近年國內半導體業(yè)界的熱門(mén)話(huà)題，依靠國內部分光芯片龍頭企業(yè)的不斷發(fā)力，在50G/400G等PAM4光模塊產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現了較大突破，已先后推出了50G QSFP28 PAM4 LR、400G QSFP-DDSR8等產(chǎn)品，后續50G QSFP28 BIDI/ER以及400G QSFP-DD DR4/FR4也將陸續發(fā)布。

  據不完全統計，目前本土光芯片/光模塊廠(chǎng)商主要有：芯思杰、瑞識科技、新亮智能、度亙激光、長(cháng)瑞光電、立芯光電、源杰半導體、銳晶激光、索爾思光電、長(cháng)光華芯、華工科技、光迅科技、新易盛、云嶺光電、敏芯半導體、博創(chuàng )科技、中際旭創(chuàng )、縱慧芯光、曦智科技、劍橋科技、凌越光電、盛為芯等企業(yè)。

  此外，國內通信龍頭企業(yè)華為也在積極布局光芯片賽道。

  據投資界信息，2012年，華為收購英國集成光子研究中心CIP Technologies，開(kāi)啟了光芯片領(lǐng)域的探索;次年，華為又出手收購一家比利時(shí)硅光技術(shù)開(kāi)發(fā)商Caliopa，完善自身在光芯片領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力。

  而后自2019年下半年開(kāi)始，華為再次集中投資光電芯片企業(yè)，一度掀起國內光芯片投資熱潮。今年3月，華為又投了另一家光電芯片企業(yè)——縱慧芯光。據不完全統計，截至目前，華為投資布局版圖涉及十余家光芯片產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)。

  2020年2月，華為還在倫敦發(fā)布了800G可調超高速光模塊。據介紹，該產(chǎn)品支持200G-800G速率靈活調節;單纖容量達到48T，對比業(yè)界方案高出40%;基于華為信道匹配算法，傳輸距離相比業(yè)界提升20%。這款產(chǎn)品被應用在全系列的華為OptiXtrans光傳送產(chǎn)品中，是華為光網(wǎng)絡(luò )頂級競爭力的重要組成部分。

  去年4月，華為還公布了一項關(guān)于光學(xué)芯片的專(zhuān)利，名為“耦合光的光學(xué)芯片及制造方法”，專(zhuān)利中不僅提供了一種用于在光學(xué)芯片與另一光學(xué)器件之間耦合光的光學(xué)芯片，同時(shí)還提供了制造這種光學(xué)芯片的方法，甚至還包含了對晶圓的切割、蝕刻。

  一系列動(dòng)作也能看到華為在光芯片賽道的專(zhuān)注與堅持。換句話(huà)說(shuō)，華為確信光芯片是未來(lái)數據傳輸的技術(shù)之光。

  雖然國產(chǎn)廠(chǎng)商進(jìn)入該領(lǐng)域較晚，市場(chǎng)份額相對較小。但是通過(guò)近年來(lái)在技術(shù)上的快速追趕，國內已經(jīng)掌握光芯片核心技術(shù)的廠(chǎng)商隊伍不斷壯大，與國外廠(chǎng)商在技術(shù)上的差距已經(jīng)是越來(lái)越小。

  據維科網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心的統計，過(guò)去八年間，國內光芯片市場(chǎng)規模已經(jīng)從8億美元攀升至20.8億美元，年均復合增長(cháng)率約17.3%。同時(shí)，根據我國在5G、數據中心、“西數東算”、“雙千兆”網(wǎng)絡(luò )的規劃，預計2022年國內光芯片市場(chǎng)規模有望進(jìn)一步擴大至24億美元。

  對我國而言，既要在傳統賽道電子芯片領(lǐng)域盡快補短板，也要盡早在光子芯片等新賽道布局發(fā)力。雙管齊下，努力抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機遇。

  寫(xiě)在最后

  光芯片，已成為當前業(yè)內關(guān)注的焦點(diǎn)，也是創(chuàng )投圈最吸金的賽道之一。

  隨著(zhù)摩爾定律腳步的放緩，探索新的技術(shù)已經(jīng)成為目前半導體領(lǐng)域的關(guān)鍵任務(wù)。將光子和集成電路的電子結合在一起，甚至是用光子替代電子形成“片上光互聯(lián)”，以實(shí)現對現有光模塊產(chǎn)業(yè)鏈的重塑，正成為半導體行業(yè)數個(gè)“顛覆式創(chuàng )新”中的重要方向之一。

  正如陜西光電子先導院執行院長(cháng)米磊所言：“迎著(zhù)智能化曙光，未來(lái)將掀起光子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的革命，類(lèi)似于從電子工業(yè)的晶體管邁入集成電路時(shí)代的技術(shù)革命，集成光路將是半導體領(lǐng)域60年一遇的“換道超車(chē)”的重要機遇?！?

  本文轉載自：半導體行業(yè)觀(guān)察 作者：李晨光