硅光子：大批量可體現價(jià)格優(yōu)勢 集成發(fā)展待產(chǎn)業(yè)鏈齊全

　　ICCSZ訊    日前，在訊石第十五屆光纖通訊市場(chǎng)暨技術(shù)專(zhuān)題研討會(huì )上，青島海信電器股份有限公司首席科學(xué)家、美國麻省理工學(xué)院(MIT)博士黃衛平所主持的“關(guān)于硅光子”的論壇引起了眾人的熱烈反響，在論壇上，關(guān)于硅光子的眾多謎團都得到了一定的闡述。本次論壇邀請了SiFotonics CEO潘棟，北京大學(xué)教授周治平，中科院上海微系統所研究員甘甫烷，ST 數字產(chǎn)品事業(yè)部亞太區市場(chǎng)總監Kirk Ouellette，華為固定網(wǎng)絡(luò )研究部主任工程師曾理作為嘉賓。

（左起：青島海信電器股份有限公司首席科學(xué)家 黃衛平、SiFotonics CEO潘棟、北京大學(xué)教授周治平、

中科院上海微系統所研究員甘甫烷、ST 數字產(chǎn)品事業(yè)部亞太區市場(chǎng)總監Kirk Ouellette、

華為固定網(wǎng)絡(luò )研究部主任工程師曾理）

　　會(huì )上，黃首席提出了第一個(gè)問(wèn)題：硅光技術(shù)目前最成功的商業(yè)應用到底有哪些?與競爭的技術(shù)相比，硅光技術(shù)在這些應用中的主要優(yōu)勢是什么?

　　潘棟：大家說(shuō)硅，第一個(gè)是集成，第二就是便宜。我們從這些年的經(jīng)驗里面發(fā)現，這個(gè)說(shuō)的對也不對?，F在在相干領(lǐng)域，我們自己的經(jīng)驗發(fā)現，因為這里面全部集成了這個(gè)晶片化，改變了很多事情，實(shí)際上你從市場(chǎng)的切入還有成本的優(yōu)勢上面，它其實(shí)都顯示了非常強大的競爭性能，我們自己的相干芯片在給客戶(hù)看的過(guò)程中，把很多的東西集成在一個(gè)很小的大概4*5mm的芯片上，集成大概三十多個(gè)芯片的時(shí)候，這個(gè)客戶(hù)自己都覺(jué)得很震撼，而且價(jià)錢(qián)空間的確具有非常強大的競爭性能，同時(shí)也比較好推，這是我目前的經(jīng)驗，深有體會(huì )的。

　　甘甫烷：我覺(jué)得硅光子要強調的是：它是有價(jià)格優(yōu)勢的，以后相干通訊有什么我們不知道，硅光子價(jià)格優(yōu)點(diǎn)什么時(shí)候能體現出來(lái)呢?相信是量的問(wèn)題，一旦有規模效應，價(jià)格就會(huì )下來(lái)，一旦量起來(lái)了，完全有可能做的很便宜的。我很堅信這一點(diǎn)。

　　曾理：我是來(lái)自固網(wǎng)產(chǎn)品線(xiàn)的。站在我們這個(gè)角度來(lái)看，其實(shí)對于硅光子的選擇我們產(chǎn)品線(xiàn)并沒(méi)有把它定位成唯一的方向，總的原則還是說(shuō)希望提供性?xún)r(jià)比高的產(chǎn)品。但是我們產(chǎn)線(xiàn)看待硅光子的出現，還是把它定位為一個(gè)比較潛在的技術(shù)。前段時(shí)間，像剛剛提到的Acacia就出來(lái)了，它就是在光模塊的集成度上面相對于以前傳統的東西集成度有很大的提高。這個(gè)就是給我們產(chǎn)品線(xiàn)感受到的硅光子有一個(gè)比較大的應用潛力。但我個(gè)人覺(jué)得Acacia的商業(yè)模式雖然有成功的地方，但不一定適合國內的光塊廠(chǎng)家。像甘教授剛才也提到了，Acacia的成功其實(shí)在于一個(gè)是硅光子的本身，第二個(gè)是它的DSP能力。所以它必須有一些系統的集成的能力和光器件整合的能力，才能把這個(gè)東西做成功。所以硅光子在相干的應用上面，有很大一塊是整合，不僅是一個(gè)器件問(wèn)題，還要包括系統的信號處理的整合。還有一個(gè)大家看到比較短距的這一塊，是比較潛在的。恰恰在一些數據中心，連接500米，2公里，我們需要一個(gè)低成本，高集成度，高密度的光模塊，所以這一塊恰好切合的是硅光子技術(shù)的特點(diǎn)。所以我覺(jué)的在未來(lái)商業(yè)機會(huì )上面，在短距上，硅光子還是有些潛力的。

　　黃首席：總結幾位嘉賓的的闡述，現在最重要的兩個(gè)應用，一個(gè)是相干的收發(fā)器，在一個(gè)就是100G的數據中心的PSM4 ，這兩個(gè)應用中硅光似乎都是一個(gè)實(shí)用技術(shù)，它在整個(gè)子系統中都起著(zhù)非常重要的作用。

　　接下來(lái)，黃首席提出了第二個(gè)問(wèn)題：在光通訊這個(gè)領(lǐng)域，硅光技術(shù)下一個(gè)產(chǎn)品或者應用是什么呢?哪些已經(jīng)成熟，哪些還有待成熟?

　　曾理：我本來(lái)對短距模塊的應用期待比較高的，但剛剛也看到我們走硅光子的路上碰到很多挑戰?，F在看來(lái)成熟的地方是單元的器件。未來(lái)最大的挑戰是集成，包括光纖輸出的耦合，現在是硅光子造成損耗的主要原因;第二個(gè)是光源的集成，現在比較成熟的光源應用是倒裝（Flip chip）的方式，倒裝方式需要采用比較高精度的加工設備，對加工制造方面要求很高，最近英特爾將這種高精度加工變成了光學(xué)的加工方式，往前走了一步。另外，未來(lái)可能還要考慮工藝平臺，我想工藝平臺可能是硅光子最大的限制，目前大家都希望硅光子能夠借用CMOS的平臺，但實(shí)際上我們在研究的時(shí)候發(fā)現很多的一些加工步驟跟CMOS還是有區別的，特別是在混合集成之后，那也就是必須要有單獨的硅的生產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)。在這樣的產(chǎn)線(xiàn)，硅光加工時(shí)也會(huì )產(chǎn)生很多問(wèn)題，包括混合集成之后帶來(lái)工藝的挑戰，比如說(shuō)高溫的工藝、可靠性的工藝等一系列的問(wèn)題。所以我覺(jué)得硅光未來(lái)在混合集成之后的挑戰還是蠻大的。

　　Kirk Ouellette：下一代的數據中心里面向200G或者400G升級的時(shí)候硅光可以成熟。

　　甘甫烷：硅光子有什么技術(shù)需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)探索的呢?我很同意曾理剛剛說(shuō)的封裝這一塊，因為芯片內部、器件大多數都有辦法而且已經(jīng)成熟到一定程度，但封裝還沒(méi)有得到很好的解決，可以說(shuō)現在封裝比芯片還要重要。如果封裝問(wèn)題能夠解決，我覺(jué)得以后還是能大規模發(fā)展的。另外，說(shuō)到硅光子的下一個(gè)產(chǎn)品會(huì )是什么，我覺(jué)得有兩個(gè)方向，第一是大規模，第二就是高密度。大規模什么意思呢，如果一年有一千萬(wàn)的量對應兩萬(wàn)個(gè)八寸片，一個(gè)月就有兩千片的市場(chǎng)，那么工廠(chǎng)就愿意接受了，如果沒(méi)有達到這個(gè)量是沒(méi)有意義的，所以我說(shuō)硅光子的市場(chǎng)第一必須要有量，起碼每年有一千萬(wàn)量級的市場(chǎng)需求我認為才是有價(jià)值的。如果有量跟上來(lái)了，市場(chǎng)的空間，價(jià)格的空間是非常大的。然后第二個(gè)就是高密度、多通道組，因為我這邊都是很多做光通訊的，我覺(jué)得我們做硅光子的應該把視野放開(kāi)一點(diǎn)。

　　周治平：我的理解硅光的定義就是在硅的平臺上面，把微電子光電子給集成起來(lái)，那么這里面就帶來(lái)兩個(gè)最重要的特點(diǎn)，一個(gè)就是有可能大批量生產(chǎn)，這就可以降低成本，微電子就是因為這個(gè)大批量生產(chǎn)降低成本的;另外一個(gè)就是能耗的問(wèn)題。硅激光電子的特點(diǎn)一定是集成，只有集成才能降低價(jià)格和成本。我們在硅激光電子里面做的包括剛剛大家提到的光源、調制器、波導、偏振器、旋轉器等單元的光電子器件，我們都是想通過(guò)硅材料以及CMOS的工藝，把他們在硅上面集成起來(lái)。北大通過(guò)863計劃，已經(jīng)研制成功了國內第一款相干的transceiver 的一個(gè)接收與發(fā)射的芯片，100G的，可以傳到100公里，去年科技部就已經(jīng)驗收了。到底他的優(yōu)點(diǎn)在什么地方，我們是在一個(gè)國家光通訊重點(diǎn)實(shí)驗室里面，我當時(shí)看見(jiàn)旁邊教授都展示相干收發(fā)器，接觸跟發(fā)射，很大個(gè)，當時(shí)告訴我的價(jià)格大概幾十萬(wàn)，那么我們做出的芯片就這么丁點(diǎn)大就是幾毫米乘幾毫米，這就是集成的優(yōu)勢在這里。在通訊界，Acacia是非常成功的，在data center ，英特爾是比較成功的，那么下一步，到底是什么東西?我們不一定僅僅圍繞光通訊行業(yè)，所有的行業(yè)如物聯(lián)網(wǎng)，計算機通訊行業(yè)，只要有這種集成需要的，都可能下一步出來(lái)。關(guān)鍵是能不能應用，能不能應用和研究結合起來(lái)，要找到一個(gè)大的應用的場(chǎng)景。做一些小產(chǎn)品，說(shuō)不定能更快地出來(lái)。

　　潘棟：以我們自己的經(jīng)驗是這樣，第一就是還是跟著(zhù)傳統的光器件架構來(lái)做，我們在傳統的光器件架構里面找一些發(fā)明創(chuàng )造，比方說(shuō)我們在2000年以前還沒(méi)有鍺硅這個(gè)材料，我們現在基本上就可以把10G GeSi PIN/APD器件做的很便宜了，我們在傳統架構里繼續追求好于傳統材料更好的性能；另外一個(gè)就是關(guān)于集成，集成需要等產(chǎn)業(yè)鏈比較齊全的時(shí)候才會(huì )爆發(fā)，大概還需要一兩年的時(shí)間，就會(huì )有一個(gè)比較明確的可以看到的市場(chǎng)。在傳統架構領(lǐng)域繼續尋求自己的成本優(yōu)勢和特殊性，在集成領(lǐng)域里面，現在已經(jīng)可以把很多東西集成在一起，比如說(shuō)探測器調制器等等。從我目前看到的，在未來(lái)兩年里，電芯片為了配合光芯片廠(chǎng)商，要開(kāi)發(fā)大量的25G PAM4 or 50G PAM4芯片，集成這些芯片，到那時(shí)候，100G就是傳統芯片和硅光芯片角逐的地方，再往200G和400G走的話(huà)，從我這個(gè)角度來(lái)看的話(huà)，競爭優(yōu)勢是非常明顯的。大概兩年后，集成芯片的趨勢會(huì )非常明顯。

　　黃首席：總結一下我的理解，下一個(gè)產(chǎn)品或應用，是更高速，更集成，低功耗。大家似乎有幾種不同的觀(guān)點(diǎn)，一個(gè)就是說(shuō)要把單元器件做好，第二個(gè)就是要把集成做好，這是從技術(shù)來(lái)說(shuō)有兩種不同的觀(guān)點(diǎn)。再一個(gè)就是有兩種不同的途徑，一個(gè)是做好高端，對成本不是太敏感，再一個(gè)就是一定要大量，沒(méi)有大量就很難實(shí)現他的規模效應。

　　最后想談一下比較敏感的課題，就是中國的學(xué)術(shù)界和工業(yè)界應該如何合作，共同推動(dòng)硅光集成的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程?國外產(chǎn)學(xué)研合作改變世界創(chuàng )新的例子比較多，但是國內比較少，政府兩邊也不知道相信誰(shuí)。在座的是一個(gè)非常完美的團隊，既有學(xué)術(shù)界專(zhuān)家學(xué)者，又有企業(yè)界領(lǐng)導，所以請大家從國外成功的經(jīng)驗或者國內可以借鑒的方式的角度討論下，如何通過(guò)產(chǎn)學(xué)研的合作推動(dòng)硅光集成的發(fā)展?

　　潘棟：企業(yè)從不同角度，切入網(wǎng)，相干，數據中心等，來(lái)找應用。我的看法是學(xué)術(shù)界要和企業(yè)界多交流，也不要跟著(zhù)別人去跑，選擇一個(gè)比較合適自己的路。

　　周治平：無(wú)論是新的領(lǐng)域，還是現在已經(jīng)看到的領(lǐng)域，要去攻關(guān)，要去解決這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，政府的投入是非常重要的。企業(yè)界單獨做不能做出來(lái)，因為企業(yè)家大都希望最近一段時(shí)間能看到成效與回報。所以這個(gè)問(wèn)題我覺(jué)得，首先政府要大量地投入，然后學(xué)術(shù)界跟工業(yè)界，學(xué)術(shù)界要根據工業(yè)界的需求來(lái)研究，企業(yè)界要看看學(xué)術(shù)界，看看國內學(xué)術(shù)界做的怎么樣。比如說(shuō)我們完全有這個(gè)相干芯片自主產(chǎn)權的，你們華為中興要是跟我們合作，我們說(shuō)不定一年兩年就能把它弄出來(lái)?；ハ喽嗫匆豢?。

　　甘甫烷：硅光子很熱，但實(shí)際上處于一種很尷尬的狀態(tài)，因為一方面硅光子量還沒(méi)有起來(lái)，沒(méi)有真正大規模的市場(chǎng)接受它，但是如果這時(shí)候不把頭打開(kāi)，很難讓市場(chǎng)接受硅光子。所以這是兩難的一個(gè)狀態(tài)。公司需要投很多錢(qián)，這是一個(gè)冒險的事情。其實(shí)現在中國本身硅光子的投資是蠻大的，科技部，十三五現在也在做，估計從明年開(kāi)始，國家的投資不是幾千萬(wàn)，肯定是多少個(gè)億，幾十個(gè)億的資金投進(jìn)去的。中國的科技投資是產(chǎn)業(yè)界投資的一兩個(gè)量級，所以我覺(jué)得很應該把中國的科技資源利用起來(lái)，特別是硅光子沒(méi)有被市場(chǎng)大規模采用的情況下，很值得讓國家政府大規模投入。有一個(gè)關(guān)鍵，就是企業(yè)引領(lǐng)國家。企業(yè)提出需求，與中科院，高校，國家，一起來(lái)規劃布局。

　　曾理：企業(yè)界和學(xué)術(shù)界各有側重，企業(yè)更看重商業(yè)利益，在需求和應用方面企業(yè)更多是牽引和指導，向路標一樣。建議：學(xué)術(shù)界可以多考慮一些前沿的顛覆性的技術(shù)，為企業(yè)界前沿方向提供更多幫助。比如說(shuō)剛說(shuō)的挑戰，光源的集成問(wèn)題，這幾年涉及一些顛覆未來(lái)的技術(shù)，學(xué)術(shù)界應該加大研究。另外就是平臺的問(wèn)題，好現象是看到很多高校都開(kāi)始自建加工平臺，但是需要企業(yè)跟高校學(xué)術(shù)界聯(lián)合起來(lái)，把各種分散的資源形成一種合力，最近學(xué)術(shù)界也討論了很多比如成立一些聯(lián)盟，把不同的資源，不同的平臺聯(lián)合起來(lái)。

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