Yole：硅光市場(chǎng)正蓬勃發(fā)展 未來(lái)五年CAGR超40%

  ICC訊 硅光子市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展，復合年增長(cháng)率超過(guò)40%，如果薄膜鈮酸鋰（TFLN）技術(shù)能夠達到成本和性能目標，其快速擴張只會(huì )進(jìn)一步加速。

  硅光子學(xué)廣泛的應用前景預示著(zhù)巨大機遇

  自1985年誕生以來(lái)，硅光子學(xué)已經(jīng)從早期的高約束波導發(fā)展成為一種多功能技術(shù)，集成了基于CMOS材料的設計和封裝，在收發(fā)器市場(chǎng)上占據了主導地位。盡管現在已被廣泛應用，硅光子學(xué)仍在迅速發(fā)展中，并且應用范圍不斷擴大。在接下來(lái)的十年里，雖然行業(yè)可能會(huì )出現整合，但是廣泛的應用潛力將繼續推動(dòng)增長(cháng)。

  在滿(mǎn)足數據中心需求方面，尤其是在人工智能（AI）和機器學(xué)習（ML）領(lǐng)域，這項技術(shù)的作用至關(guān)重要，因為傳統的處理器架構面臨著(zhù)物理限制。硅光子學(xué)支持的高速通信對于加快計算速度至關(guān)重要。帶寬需求的增長(cháng)不僅推動(dòng)了硅光子學(xué)的進(jìn)步，也促進(jìn)了薄膜鈮酸鋰技術(shù)的發(fā)展，從而增強了網(wǎng)絡(luò )中的數據容量。

  光子集成電路，特別是絕緣體上硅（SOI）和絕緣體上鈮酸鋰（LNOI），為需要大規?？蓴U展性的應用提供了靈活平臺，特別是在數據中心領(lǐng)域，中國企業(yè)正嶄露頭角成為新的領(lǐng)導者。由于硅的穩定性能，電信是另一個(gè)大批量應用領(lǐng)域。除此之外，光學(xué)LiDAR、三維集成、量子計算、光學(xué)陀螺儀乃至醫療光子學(xué)都具有巨大的潛力，盡管某些應用仍面臨技術(shù)和監管挑戰。硅光子學(xué)向可見(jiàn)光譜領(lǐng)域的擴展可能在未來(lái)解鎖更多創(chuàng )新用途。

  2023年，硅光子集成電路（晶圓片）市場(chǎng)價(jià)值為9500萬(wàn)美元，預計到2029年將以45%的復合年增長(cháng)率增長(cháng)至超過(guò)8.63億美元。這一增長(cháng)主要由用于增加光纖網(wǎng)絡(luò )容量的高數據速率可插拔模塊驅動(dòng)。此外，隨著(zhù)訓練數據集規模的迅速增長(cháng)，預計未來(lái)的數據處理將需要借助光來(lái)實(shí)現，即通過(guò)在機器學(xué)習服務(wù)器中采用光輸入/輸出技術(shù)來(lái)擴展機器學(xué)習模型。

  集成技術(shù)平臺競速實(shí)現高速光通道

  向更高通道速率邁進(jìn)

  預計到2026-2027年，單通道速率將過(guò)渡到200G，這一轉變是由下一代AI集群和云數據中心的需求所推動(dòng)的。這種變化基于400G/通道激光器及其他組件的持續發(fā)展，這將為每端口以太網(wǎng)速度達到3.2T甚至更高的路徑鋪平道路。

  具有競爭力的集成材料技術(shù)平臺

  高速光通信的未來(lái)在于三大主要材料平臺：

  絕緣體上硅（SOI）：為了支持400G/通道，先進(jìn)的電光（EO）調制器材料對于SOI來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，但這會(huì )增加復雜性和成本。將SOI與薄膜鈮酸鋰（TFLN）或鈦酸鋇（BTO）等材料結合，可以實(shí)現高帶寬，但成本較高，預計到2032-2033年左右才會(huì )具備經(jīng)濟可行性。SOI上的TFLN調制器可能是短期解決方案，不過(guò)存在鋰污染和集成良率方面的挑戰。一個(gè)廣泛的工業(yè)生態(tài)系統正在致力于提升基于SOI的硅光子技術(shù)。

  絕緣體上鈮酸鋰（LNOI）：LNOI的薄膜結構提供了更好的模式限制和更低的驅動(dòng)電壓，使其非常適合線(xiàn)性可插拔光學(xué)（LPO）、線(xiàn)性重定時(shí)光學(xué)（LRO）和相干lite光學(xué)等超高帶寬應用。盡管初期成本高且大規模生產(chǎn)有限可能是障礙，但TFLN是2027-2028年有望實(shí)現的3.2T可插拔模塊的關(guān)鍵材料。

  磷化銦（InP）：InP通過(guò)在芯片上集成諸如激光器和放大器等有源光子元件而表現出色，減少了組裝復雜性，盡管目前成本較高且生產(chǎn)受限。到2029年，InP可能成為SOI和LNOI的強勁競爭對手，尤其是在相干lite應用方面。Infinera、Lumentum、Smart Photonics、Effect Photonics和Bright Photonics等公司正在InP PIC技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。

  展望

  數據中心和網(wǎng)絡(luò )中對于可擴展、節能且成本效益高的光解決方案的需求，為SOI（TFLN、BTO和聚合物）、LNOI和InP平臺之間的激烈競爭奠定了基礎。每個(gè)平臺都有其獨特的優(yōu)勢和挑戰，塑造著(zhù)IM-DD或相干lite可插拔模塊的未來(lái)，并影響著(zhù)更廣泛的光通信格局。