2023硅基光电子行业发展趋势分析 预测产业未来呈爆发式增长

近 10 年来，硅基光电子集成的关键材料和器件研究引起了科学界和工业界的广泛关注，仅美国 Intel 公司对硅基光电子的研发投入就高达数十亿美元。在“863 计划”“973 计划”和国家自然科学基金等支持下，我国也加大了硅基异质集成方向的研究力度，在硅基关键光电子集成器件等方面取得了一系列重要成果，调制、探测、复用与解复用等分立器件已经研制成功，异质集成衬底、光源、高速光电调制器等方向取得了一系列重要进展。

我国目前的硅基光电子技术研发主要以长距传输为主，且主要集中于超算和光通信领域。灵动芯光研发的硅基光电集成芯片则更多关注于光纤传感和激光雷达领域。灵动芯光共有两大类产品，一类为硅基集成外腔窄线宽激光器具有超窄线宽和高波长稳定度等优点，是分布式光纤传感系统的核心光电子器件。

目前硅光集成主要的应用领域在数据中心内部互联的应用、骨干网的相干应用，以及数据中心间的互联。出货的硅光模块产品主要分为两大类：短距离数据中心光模块和中长距离的电信相干模块。数据中心光模块从几年前100G到现在的400G、800G、未来要到1.6T。硅光100G模块和传统100G模块在数据中心的竞争中没有取得较大优势，400G的传输速率可能是硅光模块与传统光模块的转折点，400G及以上的光模块采用硅光方案将具有更大的竞争优势。有些公司已经开始批量400G DR4和研发800G硅光的芯片，个别公司甚至在投入研发超过1.6的硅光模片设计。

根据中研普华产业研究院的《2022-2027年中国硅基光电子行业发展现状及趋势预测报告》显示：

硅基光电子技术的发展始于上世纪80年代，Soref发现了晶体硅中的等离子色散效应，为硅基电光调制提供了理论基础。硅光子技术其核心理念是“以光代电”，即利用激光束代替电子信号进行数据传输。硅光子技术将硅光模块中的光学器件与电子元件整合到一个独立的微芯片中，使光信号处理与电信号的处理深度融合，最终实现真正意义上的“光互联”。

硅基光电子的核心理念是“光电融合”，即利用硅或与硅工艺兼容的其他材料作为光学介质，跟现有的CMOS工艺兼容，开发以光电子、电子为载体的功能器件，并将它们在同一衬底上大规模集成，形成一个完整的具有综合功能的新型集成电路单元，实现对光子进行发射、传输、探测和处理，可在光通、光互连、光计算和光传感等领域应用。其包括光源、波导、调制器、探测器、有源芯片和无源器件等部分，除此之外，还应包括FAB厂、设计平台和测试封装。这里应关注：光源。目前主要采用相对成熟的外置光源方案。由于硅材料不直接发光，需要有其他发光材料提供光源，通过不同的引入方案实现集成。其他的光源解决方案，如bonding技术也有厂家开始应用(INTEL)，但不很成熟。最值得期待的硅基直接外延技术在探索中，离实际商用还有很长的路要走。

硅光技术是结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势，在规模化生产、成本控制、产品性能、封装便利性和产品可靠性等方面均会有突出的优势，能够很好的满足高速互联对更低成本、更高集成、更低功耗、更高密度等要求，这就决定了硅光被寄予担当后摩尔定律时代的重任，在很多应用领域能大显身手。

2023硅基光电子行业发展趋势分析 预测产业未来呈爆发式增长

21世纪，万物互联带来了流量大爆发的时代，预期全球流量将持续激增CAGR达30以上，未来五年全球互联网流量将增加至少3倍。数据速率、数据带宽和数据容量将从“Gbps”时代升级到“Tbps”时代，传统的集成电路被要求有更大带宽、更高速率的数据传输能力、数据处理能力和数据存储能力。

硅基光电子优势明显，除了在光通信领域的作用外，在其他商业领域如：光传感、光计算、医疗健康和激光雷达等领域的价值也逐渐显现，一个接一个应用得以落地。所以，硅光产业将在21世纪迎来爆发式增长。估计硅光芯片市场在未来几年可能会出现爆炸性增长，从2020年的8700万美元增长至2026年的11亿美元，从2021年开始的五年内，复合年增长率为49%。预测硅光平台将会出现多种新应用，且认为增长最快的将是医疗健康和光计算领域的应用。预测，到2026年硅光在光模块市场份额将超过50%，2021~2026年硅光模块市场累计将达288亿美元。

硅基光电子技术拥有光的极高带宽、超快速率和高抗干扰特性以及微电子技术在大规模集成、低能耗、低成本等方面的优势，更适应未来高速、复杂的光通信系统。同时可以满足长距离数据传输以及微电子芯片间的短距离大容量数据传输，通过与微电子集成电路进行单片集成，实现高速、低功耗的片上互连，突破微电子处理器在数据互连上的瓶颈。

更多硅基光电子市场调研消息,可以点击查看中研普华产业研究院的《2022-2027年中国硅基光电子行业发展现状及趋势预测报告》。