2030年光子集成電路市場(chǎng)展望

  ICC訊  到這個(gè)十年末，哪些市場(chǎng)將成為光子集成電路（PIC）的主要應用市場(chǎng)？PIC行業(yè)面臨哪些挑戰？

  在上月于荷蘭埃因霍溫舉行的歐洲PIC峰會(huì )活動(dòng)上，一個(gè)小組會(huì )議探討了2030年光子集成電路的市場(chǎng)將會(huì )是什么樣子。

  目前，PIC市場(chǎng)主要由數據通信和電信主導。然而，新興的應用領(lǐng)域包括醫療設備和可穿戴設備、光計算、自動(dòng)駕駛汽車(chē)以及石油、天然氣、水和農業(yè)行業(yè)的傳感應用。

  LightCounting市場(chǎng)研究公司參加歐洲PIC峰會(huì )小組討論時(shí)，分享了兩個(gè)預測圖表。其中一個(gè)展示了LightCounting最新的以太網(wǎng)模塊預測，強調了未來(lái)五年內預期的快速增長(cháng)，包括1.6Tbps和3.2Tbps可插拔模塊的采用情況。另一個(gè)圖表則顯示了硅光子學(xué)如何獲得市場(chǎng)份額，并預計到2029年將占據所有光收發(fā)器近一半的份額。

  因此，LightCounting認為，到2030年，數據通信和電信仍將是PIC的主要市場(chǎng)，這并不奇怪。此外，人工智能給光學(xué)行業(yè)帶來(lái)的挑戰意味著(zhù)光電子技術(shù)的發(fā)展將繼續推動(dòng)PIC市場(chǎng)的整體發(fā)展。

  在歐洲PIC峰會(huì )小組討論之前，《Gazettabyte》尋求了一些業(yè)界觀(guān)點(diǎn)。什么有助于PIC領(lǐng)域的進(jìn)步，PIC行業(yè)應該關(guān)注什么？關(guān)于2030年的PIC市場(chǎng)又有哪些看法？

  被咨詢(xún)者主要集中在數據通信和電信方面。但Coherent公司的CTO Julie Eng還涵蓋了新興的光子市場(chǎng)，而Mehdi Asghari是專(zhuān)注于激光雷達市場(chǎng)的硅光子初創(chuàng )公司SiLC Technologies的CEO。

  新興的PIC市場(chǎng)

  Infinera創(chuàng )始人、隱身初創(chuàng )公司AttoTude創(chuàng )始人及CEO Dave Welch表示，用于數據通信和電信的PIC正在蓬勃發(fā)展，而用于激光雷達和傳感領(lǐng)域的PIC則是正在快速興起的應用，并且具有相當大的市場(chǎng)需求量。

  “數據通信和電信將在可預見(jiàn)的未來(lái)占主導地位，”Welch說(shuō)道?！拔也徽J為會(huì )有其他同等規模的應用出現?！?

  研發(fā)總監Maxim Kuschnerov指出，2030年并沒(méi)有那么遙遠：“這最多相當于兩個(gè)大的產(chǎn)品周期?！彼舱J為數據通信和電信將繼續是PIC的主要市場(chǎng)。

  Coherent的Eng同意這一觀(guān)點(diǎn)：“PIC的主要驅動(dòng)力將是數據通信和電信，但如果你尋找額外的驅動(dòng)因素，健康監測可能是一個(gè)?！?

  Coherent在新冠疫情期間經(jīng)歷了醫用光學(xué)組件需求的增長(cháng)?！耙咔樵黾恿藢CR（聚合酶鏈反應）測試的需求，這促進(jìn)了我們的產(chǎn)品如光學(xué)濾波器和熱電冷卻器的需求增長(cháng)，”Eng說(shuō)?！耙咔樽屓藗兏雨P(guān)注健康監測，結合智能手表中先進(jìn)的健康監測功能，人們對個(gè)人健康監測的興趣也有所增長(cháng)?！?

  Eng指出，盡管新冠疫情后用于PCR檢測的組件銷(xiāo)售下降，但人們對個(gè)人健康監測的興趣仍然很高。

  企業(yè)也在利用硅光子技術(shù)和半導體激光器來(lái)開(kāi)發(fā)生物傳感應用?！霸谀承┣闆r下，這種應用所需的硅光子PIC可能會(huì )相當大，因為通常需要監測多個(gè)波長(cháng)，”Eng說(shuō)道。她還強調了潛在的市場(chǎng)需求量：“如果手表中的生物傳感技術(shù)得以廣泛應用，其需求量可能會(huì )超過(guò)數據通信收發(fā)器，并且所用的PIC也可能較大。因此，這是一個(gè)值得關(guān)注的應用領(lǐng)域?！?

  “疫情的經(jīng)歷極大地推動(dòng)了即時(shí)檢驗市場(chǎng)的發(fā)展，其中包括生物傳感器的應用，”領(lǐng)先的生物傳感器研究員Laura Lechuga教授說(shuō)道?！斑@是一個(gè)每年都在增長(cháng)的市場(chǎng)，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都有著(zhù)密集的研究與開(kāi)發(fā)活動(dòng)。毫無(wú)疑問(wèn)，即時(shí)檢驗將是診斷技術(shù)的未來(lái)?！?

  Kuschnerov也提到了健康監測市場(chǎng)?！皹I(yè)內在使用光學(xué)傳感進(jìn)行無(wú)創(chuàng )血糖監測方面已經(jīng)做了很多工作，但尚不清楚這是否能通過(guò)FDA（美國食品藥品監督管理局）批準，”Kuschnerov說(shuō)?！斑@可能會(huì )改變糖尿病患者的生活?！?

  Rafik Ward是一名顧問(wèn)，為包括即時(shí)醫療設備市場(chǎng)在內的公司提供PIC開(kāi)發(fā)服務(wù)。一家開(kāi)發(fā)PIC技術(shù)的初創(chuàng )公司意識到它正在與低成本的即時(shí)診斷設備競爭。該初創(chuàng )公司面臨的另一個(gè)挑戰是漫長(cháng)的開(kāi)發(fā)周期和進(jìn)入醫療市場(chǎng)的難度。最終，該公司決定重新聚焦于通信領(lǐng)域。

  “新冠疫情讓我們意識到，我們的分銷(xiāo)和物流生態(tài)系統是多么脆弱，以及它對低成本勞動(dòng)力的依賴(lài)程度有多高，”SiLC的Asghari說(shuō)道。在新冠疫情之后，勞動(dòng)力短缺問(wèn)題持續存在，并推動(dòng)了倉庫和物流自動(dòng)化的進(jìn)程?！皩τ谖覀兗す饫走_業(yè)務(wù)而言，這為機器人技術(shù)和自動(dòng)化創(chuàng )造了巨大的需求，”Asghari說(shuō)。

  另一個(gè)驅動(dòng)因素是勞動(dòng)年齡人口的減少——每年大約減少1%——這是由于過(guò)去20年間工業(yè)國家的人口增長(cháng)率下降所致。

  “這是一個(gè)重大的問(wèn)題，并且隨著(zhù)時(shí)間的推移變得越來(lái)越關(guān)鍵，”Asghari表示?！叭绻麢C器人需要完成人類(lèi)所做的工作，那么它們就需要像我們一樣看世界，而普通的攝像頭甚至3D成像儀并不能滿(mǎn)足這種需求?！?

  Kuschnerov認為，最終氣體、石油、水質(zhì)及農業(yè)領(lǐng)域將使用光學(xué)傳感變體，但他預計這些領(lǐng)域的市場(chǎng)需求不會(huì )很高。

  另一個(gè)可穿戴市場(chǎng)是增強現實(shí)/虛擬現實(shí)（AR/VR）眼鏡。這個(gè)大批量市場(chǎng)多年來(lái)一直被預測會(huì )出現，但實(shí)際上相關(guān)工作正在進(jìn)行中，例如為這類(lèi)眼鏡開(kāi)發(fā)衍射波導技術(shù)?！斑@里確實(shí)有研究在進(jìn)行，這不能忽視，但就目前而言，這個(gè)市場(chǎng)還不存在，”Kuschnerov說(shuō)道。

  紅外傳感器在自主無(wú)人機戰爭中的應用預計將增長(cháng)。他說(shuō)，正在烏克蘭和中東使用的軍用無(wú)人機正在改變現代戰爭，這一發(fā)展已被主要軍事力量所注意到。

  用于機器人3D視覺(jué)的VCSEL將繼續保持重要地位?！拔磥?lái)將充滿(mǎn)這類(lèi)（類(lèi)似特斯拉的）機器人。我確信它們會(huì )需要VCSEL陣列，”Kuschnerov說(shuō)道。

  PIC行業(yè)面臨的挑戰

  Ward表示，對于PIC來(lái)說(shuō)，最優(yōu)先考慮的時(shí)是晶圓廠(chǎng)（fabs）需要縮短從設計定稿到芯片交付的周期時(shí)間。

  磷化銦晶圓廠(chǎng)通常能在六到八周內完成芯片生產(chǎn)，而一些大型硅光子學(xué)晶圓廠(chǎng)則需要五個(gè)月。此外，芯片設計往往需要經(jīng)過(guò)兩到三次迭代才能投入生產(chǎn)?！傲谆熋恳淮急裙韫庾訉W(xué)技術(shù)領(lǐng)先6個(gè)月或更長(cháng)時(shí)間，這一點(diǎn)我們不應該感到驚訝，”Ward說(shuō)?！斑@只是簡(jiǎn)單的數學(xué)問(wèn)題?！惫韫庾訉W(xué)需要發(fā)展，以確保與磷化銦產(chǎn)品同時(shí)推出新一代通信產(chǎn)品。

  Ward還強調了改進(jìn)工藝設計工具包（PDKs）的需求?！氨M管這方面正在改善，但由于PDKs不夠成熟，PIC客戶(hù)仍然需要做太多重復的工作，”他說(shuō)。

  AttoTude的Welch指出，在過(guò)去的幾年里，PIC的價(jià)值在于集成光學(xué)器件，特別是激光器。然而，激光器的問(wèn)題在于其與硅電路的環(huán)境兼容性?！叭绻覀兤谕嗟南到y集成，這個(gè)問(wèn)題需要得到改善，”Welch說(shuō)。

  Lechuga教授表示，生物傳感器面臨的主要障礙之一是以低成本進(jìn)行大規模生產(chǎn)?！皻W洲是否能夠提供這樣的生產(chǎn)能力將非常值得關(guān)注，”她說(shuō)。

  另一個(gè)問(wèn)題是PIC帶來(lái)的好處。對于Eng來(lái)說(shuō)，PIC必須解決問(wèn)題，并且比現有解決方案以更低的成本提供價(jià)值?！斑@是一個(gè)很高的要求，”Eng說(shuō)?！肮鈱W(xué)技術(shù)專(zhuān)家必須了解擁有許多成熟技術(shù)的新市場(chǎng)?！?

  獲取幫助

  Asghari提出了幾種光學(xué)行業(yè)和政府可以提供幫助的方式，而不僅僅是針對PIC。行業(yè)和政府必須采取審慎措施，以避免繁榮與蕭條的周期，或者至少不要助長(cháng)這種周期。。

  “我現在看到了AI炒作，這讓我回想起2000年代的經(jīng)歷，”Asghari說(shuō)?！斑@對任何人都沒(méi)有幫助，而且嚴重阻礙了行業(yè)發(fā)展?！?

  他還呼吁實(shí)現更加公平的貿易，但不是通過(guò)加征關(guān)稅的方式來(lái)達到這一目的?！拔覀冃枰?，”他說(shuō)，“我們的市場(chǎng)是開(kāi)放的，我們遵循的規則不允許政府直接支持產(chǎn)業(yè)?！?

  但他指出，中國在這方面更加靈活和自主?！拔覀兊膽獙Υ胧┦菍ξ覀冎圃鞓I(yè)所需進(jìn)口商品加征關(guān)稅，不幸的是，許多這些商品仍然來(lái)自中國?！币虼?，讓公司在西方更容易進(jìn)行生產(chǎn)，并幫助恢復基本的關(guān)鍵能力變得非常重要?！拔覀儜摴膭钔顿Y而不是對其征稅，同時(shí)應該激勵風(fēng)險投資社區投資硬件，而這一點(diǎn)現在幾乎沒(méi)有人做了，”Asghari說(shuō)道。

  人口減少和對自動(dòng)化的需求為光子行業(yè)提供了領(lǐng)先的機會(huì )?！暗捎谌狈ν顿Y，我們再次失去了機會(huì )，就像我們在電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)上的失利一樣，”他警告說(shuō)。

  對于A(yíng)sghari而言，需要的是長(cháng)遠的眼光、穩定性和公平性。

  原文：https://www.gazettabyte.com/home/2024/10/29/the-markets-for-photonic-integrated-circuits-in-2030.html