中国信通院：光电融合，开辟“后摩尔时代”新赛道

  ICC讯 2024年12月20日，中国信息通信研究院正式对外公布了《信息光子技术发展与应用研究报告（2024年）》，该报告深入剖析了信息光子技术的宏观态势、各分支领域的最新进展、产业融合研究，并对行业的未来走向做出了全面展望。

  全球光子技术市场竞争激烈，预计到2027年规模将增至12000亿美元。

  随着人工智能技术的兴起，全球光子技术市场迎来了新的增长机遇，特别是美国、欧洲、日本和韩国等主要经济体，它们已经认识到光子技术在通信、数据处理和传感等领域的革命性潜力，并正在积极投资研发以强化其光子技术能力，确保在国际竞争中占据优势。

  据报告显示，全球光子技术市场规模已超过九千亿美元。截至2023 年，全球光子市场规模约为 9200 亿美元，预计到 2027 年市场规模可达 12000 亿美元。其中光算存市场数十亿美元，光连接市场数百亿美元，光采集和光呈现市场数千亿美元发展态势。同时，信息光子技术的各个细分领域也正处于不同的发展阶段，主要根据传统方向、新兴方向以及细分融合三大发展方向，共同推动着光子技术市场的快速发展。

  四大关键领域齐发展，光子与信息科学的相互融合、创新与应用

  “信息光子”是光子学中信息相关部分，是光子学与信息科学的交叉领域，将光子作为载体，通过操控光子实现信息的获取、传递、处理和呈现。作为光子学与信息科学的交叉学科，信息光子技术已成为信息技术硬件基础的核心，涵盖了光采集、光连接、光算存和光呈现四大关键领域。这一技术不仅在光通信和光存储等传统领域中扮演着关键角色，也在芯片级光互连、光计算和新型存储等新兴领域中也显示出巨大的发展潜力。各个分支领域的发展态势多样化，共同推动着信息光子技术的全面进步和创新。

  据报告显示：

  光连接：向更高性能迭代延伸

  光连接技术正朝着高速率、大容量、高可靠、低能耗、低时延的方向发展，其中高速率已成为核心诉求。在AI人工智能等业务的驱动下，光连接速率的迭代周期进一步缩短，即将迈进T+b/s时代。并通过扩展频谱和采用新型光纤技术，显著提升传输的容量。此外，伴随着数据智算中心的快速发展以及 5G-A/6G 持续推进，光连接需求日益增长，，技术应用也从模块或板卡级别的光互连逐渐向芯片间/芯片上光互连转变。应用范畴也由陆地向卫星、车载、水下等领域延伸，光连接技术正逐步泛化为全尺度连接技术。

  光算存：向集成化、一体化、智能化演进

  在光算存领域，光电混合架构的专用模拟光计算技术正成为该研究领域的热点。这类技术在处理涉及大量运算工作负载且不需要精确解的特定任务时，可以作为协处理器来补充和加速电子计算。其中，光计算虽然在多领域应用前景广阔，但由于光计算涉及光电融合等问题，技术难度高，且需由光计算企业全程把关产业链相对封闭，成熟度有待进一步提升；光存储虽然性能不断提升，但距离实用阶段距离较长。未来有望进入车载计算、移动互联网等泛在化、大众化应用场景。

  光采集：集成化、分布式路径演进

  光采集作为收集和处理光信号实现对目标物探测或物理量感知测量的技术，可感知环境温度、压力、振动、应变、弯曲和扭转等参量变化。根据工作原理的不同，分为光电探测、激光传感和光纤传感三类。三类光集采技术也基于多元化的应用场景，逐步向大规模、多功能、高精度、微型化、低成本、高可靠的集成式和分布式多向演进。此外，车载激光雷达、生物医疗传感器和分布式光纤传感器技术已经成为当前应用最为广泛的领域。

  光呈现：提升人类视觉体验

  在AI人工智能的进一步推动下，光呈现目前已达千亿级规模，新型显示也已成为信息交互的重要端口。当前，光显示技术仍以LCD和OLED两大成熟技术为主线，但随技术进步Micro LED、印刷OLED、集成化、三维化将有望发展为新的技术重点。光显示和光成像技术的性能将持续提升，依赖于材料、工艺、装备等多环节的协同进步。光呈现技术的升级迭代将实现更具沉浸、真实和交互感的呈现体验。

  光电融合：后摩尔时代的新赛道

  据报告指出，当前光子集成正处于转向规模发展的关键节点。与微电子集成电路CMOS 工艺相比，光子集成在工艺流程和复杂程度上相似，但在功能结构单元、材料体系、标准化程度、发展规律和提升维度等方面存在明显差异。在微电子集成电路发展趋势放缓背景下，光子技术不追求工艺尺寸的极限缩小，有望通过光电融合等新方式开辟“后摩尔时代”新赛道。

  光子与电子作为信息技术的两大支柱，各自拥有独特的物理特性和优势，它们的融合是技术发展的必然趋势。这种融合不仅在功能上实现协同，还在硬件上实现一体化。光电融合预计将由集成电路行业的领军企业引领，专注于拓展摩尔定律的边界和探索超越CMOS技术的新领域。

  《信息光子技术发展与应用研究报告（2024年）》的发布，为我们提供了宏观的技术发展视角，同时为行业决策者提供了重要的参考和指导。随着技术的持续进步和应用场景的不断拓展，信息光子技术必将成为推动未来产业发展的核心驱动力。

  最后，报告建议：我国及美、欧、日、韩等全球主要经济体均高度重视光子能力构建，为推动信息光子技术产业高质量发展，需加强战略研究与统筹规划、提升创新能力与产业基础、深化生态建设与应用牵引，促进多方要素形成合力，“政产学研用”各类主体共同打造融合式创新。