C114訊 5月15日消息（水易）以ChatGPT為代表的生成式AI火爆全球，疊加5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新型業(yè)務(wù)和應(yīng)用的涌現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)流量爆發(fā)式增長(zhǎng)，光芯片器件、模塊需要新一輪的技術(shù)革新。與此同時(shí)，我國(guó)核心光電芯片自給率相對(duì)不足，需要產(chǎn)業(yè)界上下游協(xié)同，推進(jìn)技術(shù)的演進(jìn)升級(jí)。
5月11日，由CIOE中國(guó)光博會(huì)與C114通信網(wǎng)聯(lián)合推出的大型研討會(huì)系列活動(dòng)——“2023中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”第五期“光芯片與高端器件技術(shù)研討會(huì)”正式召開，產(chǎn)業(yè)界各方圍繞光芯片與高端器件的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，探討產(chǎn)業(yè)如何攻克技術(shù)難關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。
技術(shù)趨勢(shì)：高速率、集成化、大容量成為核心訴求
光通信是發(fā)展5G、數(shù)據(jù)中心、算力網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施和前提，在拉動(dòng)有效投資、促進(jìn)信息消費(fèi)、賦能千行百業(yè)等方面具有重要作用。中國(guó)信息通信研究院主任工程師吳冰冰表示，光通信是堅(jiān)實(shí)底座，而光電子芯片器件及模塊是光通信的核心構(gòu)成部分，重要性日益提升。
吳冰冰指出，也是在5G、數(shù)據(jù)中心、算力網(wǎng)絡(luò)等新型業(yè)務(wù)及應(yīng)用驅(qū)動(dòng)下，數(shù)據(jù)流量爆炸式增長(zhǎng)，掀起光電子芯片器件及模塊行業(yè)新浪潮，高速率、集成化、大容量成為核心訴求；展望未來，三維集成、異質(zhì)集成等新工藝持續(xù)演進(jìn)，業(yè)界廣泛探索CPO、線性驅(qū)動(dòng)等降低能耗的新方案，空天地海一體化、通感一體化新應(yīng)用也對(duì)芯片器件提出新型要求。
北京郵電大學(xué)研究員張磊認(rèn)為，不同的應(yīng)用場(chǎng)景（溫度范圍、速率、傳輸距離），需要不同的光模塊解決方案。硅光、鈮酸鋰、化合物半導(dǎo)體需要找到合適的場(chǎng)景。“SiP光模塊帶寬與損耗受限，需要更多的電芯片輔助（預(yù)加重、預(yù)失真、數(shù)字信號(hào)處理）。LNOI光模塊有自主可控的基底材料，目前沒有規(guī)�；拇S，可靠性與良率待驗(yàn)證。而III-V方案目前仍然是光模塊主力方案，在800G、Tbps及CPO后，可能需要與SiP配合。”
中國(guó)聯(lián)通研究院專家 教授級(jí)高級(jí)工程師沈世奎博士建議，針對(duì)城域應(yīng)用，尤其是邊緣接入層，建議光模塊廠商和設(shè)備廠商，聚焦DSP和光學(xué)部分的優(yōu)化，開發(fā)和提供低成本的相干100G光模塊及設(shè)備，持續(xù)推動(dòng)DWDM技術(shù)不斷下沉，從長(zhǎng)距離骨干網(wǎng)，到城域網(wǎng)核心，再到城域邊緣接入層，這是一脈相承的技術(shù)體系。
與此同時(shí)，業(yè)界需要進(jìn)一步探討和推進(jìn)低成本100G城域相干技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)于核心芯片和器件的攻關(guān)，尤其是DSP芯片等，推動(dòng)城域邊緣接入網(wǎng)絡(luò)逐步從10G向100G升級(jí)演進(jìn)，將相干100G技術(shù)從骨干網(wǎng)一直延伸至城域網(wǎng)絡(luò)邊緣，從而打造更具競(jìng)爭(zhēng)力的全光底座。
產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)備：技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到與國(guó)外齊頭并進(jìn)水平
客觀來說，我國(guó)在核心芯片和器件方面一直處于追趕之勢(shì)，張磊介紹，來到2023年之后，我國(guó)在25G、50G光模塊的量產(chǎn)方面已經(jīng)達(dá)到與國(guó)外齊頭并進(jìn)的水平。在100G單波和400G、800G方面我國(guó)也已有研發(fā)力量的投入，與國(guó)外差距不大。在核心光電子芯片方面，不管是傳統(tǒng)的化合物半導(dǎo)體還是新型的硅光，我國(guó)與國(guó)際上都沒有明顯的差別。
海思光電子有限公司資深產(chǎn)品規(guī)劃經(jīng)理莊四祥表示，數(shù)據(jù)中心多路光互聯(lián)場(chǎng)景高速發(fā)展，硅光迎來新的發(fā)展機(jī)遇。硅光技術(shù)通過多材料體系的集成來實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能部件的最優(yōu)，做到超高帶寬、超高響應(yīng)度和超低插損，以及在合封方面提供與電連接的金屬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速光傳輸。并行多路場(chǎng)景和高速高密新架構(gòu)將是硅光技術(shù)的用武之地。
上海新微半導(dǎo)體有限公司副總經(jīng)理方瑞禹介紹，目前國(guó)內(nèi)光電芯片廠商大多以IDM的運(yùn)營(yíng)模式為主，而新微半導(dǎo)體專注于代工模式，目標(biāo)是為客戶提供規(guī)�；�、低成本和高質(zhì)量的光電芯片代工服務(wù)。為給客戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，新微半導(dǎo)體在晶圓良率、成本控制、質(zhì)量保障和保密措施等四個(gè)關(guān)鍵方面下足功夫。
Source Photonics，Chief Engineer and CTO Frank Chang表示，網(wǎng)絡(luò)流量的快速增長(zhǎng)仍然是推動(dòng)可插拔光模塊市場(chǎng)增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，目前線性可插拔光模塊（LPO）是熱門。LPO承諾具有與直接驅(qū)動(dòng)CPO相同的功率效率，同時(shí)LPO可節(jié)省50%的I/O功率。另外，使用現(xiàn)在的SerDes和ASIC在100G/lane下證明可行，需要關(guān)注互操作性，標(biāo)準(zhǔn)化等問題。此外，可以擴(kuò)展至200G/lane。
深圳市深光谷科技有限公司技術(shù)總監(jiān)CTO雷霆介紹，深光谷致力于新型光子芯片和器件的設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試和系統(tǒng)應(yīng)用，主要布局高密度光傳輸（空分復(fù)用光通信（SDM））和高密度光收發(fā)（共封裝（CPO）光電集成互連）兩大技術(shù)領(lǐng)域。同時(shí)在共封裝光電集成互連技術(shù)方面也取得突破性進(jìn)展，已開發(fā)出用于CPO的高密度空分光連接器和測(cè)試評(píng)估板等。
聯(lián)合微電子中心有限責(zé)任公司工程師肖志雄表示，CUMEC致力于走“超越摩爾+光電融合”技術(shù)路線，以硅基光電子、異質(zhì)異構(gòu)三維集成、CIS、智能傳感等工藝技術(shù)和產(chǎn)品技術(shù)為核心，為客戶提供一體化的解決方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、封裝全鏈條的完整支撐。
市場(chǎng)情況：重點(diǎn)關(guān)注下一代光子集成電路發(fā)展趨勢(shì)
LightCounting創(chuàng)始人Dr. Vladimir Kozlov從市場(chǎng)需求的角度介紹了硅光的市場(chǎng)情況，同時(shí)對(duì)下一代光子集成電路的新趨勢(shì)進(jìn)行深入探討與分析。
過去兩年，也就是2021年-2022年，200G和400G以太網(wǎng)光模塊市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度高于預(yù)期。同時(shí)，在供應(yīng)商之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)和光電集成新技術(shù)的影響下，相關(guān)產(chǎn)品價(jià)格的下降速度也超過了業(yè)界預(yù)期。
Vladimir Kozlov認(rèn)為，硅光技術(shù)無疑是影響該行業(yè)的一個(gè)因素，除了英特爾和Acacia兩大主流廠商，越來越多的光模塊供應(yīng)商開始推出硅光模塊。去年LightCounting預(yù)計(jì)硅光的市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，到2027年硅光的市場(chǎng)規(guī)模將超過50%。
可以看到，在過去的十年里，硅光電公司重新激活了光子集成電路（PIC）的發(fā)展，并為光通信市場(chǎng)帶來了許多新產(chǎn)品。Vladimir Kozlov指出，“我們可以說，硅光已經(jīng)進(jìn)入了該行業(yè)的主流。”
硅光有許多優(yōu)點(diǎn)，在十年前就已為人所知，包括PIC代工業(yè)務(wù)模式、光電集成以及晶圓規(guī)模組裝及制造等。但還有很多的工作要做，目前大多數(shù)光模塊供應(yīng)商仍然依賴傳統(tǒng)的組裝技術(shù)，博通提倡將激光器、光電設(shè)備、信號(hào)處理器等都集成在一塊板上，也就是全集成設(shè)計(jì)。
這就需要一系列新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。Vladimir Kozlov表示，絕緣體上硅（SOI）晶圓為集成廣泛的其他光學(xué)材料提供了平臺(tái)，包括非線性光學(xué)晶體如鈮酸鋰，半導(dǎo)體芯片如磷化銦和聚合物。這些新材料對(duì)于持續(xù)改進(jìn)PIC性能和使新產(chǎn)品進(jìn)入更廣闊的市場(chǎng)至關(guān)重要。
Vladimir Kozlov介紹，集成光學(xué)器件的功能通常受到光損耗或調(diào)制器、波導(dǎo)以及耦合光進(jìn)出PIC的功率損失的限制。使用更透明的材料，提高耦合效率和薄膜光學(xué)放大器的集成應(yīng)該會(huì)取得進(jìn)一步的進(jìn)展。低噪聲量子點(diǎn)半導(dǎo)體放大器和薄膜EDFA的集成可能會(huì)加速這一領(lǐng)域的進(jìn)展。
Vladimir Kozlov指出，一旦可用，低損耗和更復(fù)雜的PIC將在光開關(guān)和處理器、陀螺儀和其他傳感器以及量子通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中得到應(yīng)用。 
