Yole：我们处于硅光子产业爆发的临界点

“ Yes, we’ve reached Si photonics’ tipping point! ”

——   Yole Développement

  Iccsz讯（编译：Aiur） 社交、视频和游戏产业正推动互联网流量增长，带宽成为跨越数据中心通信的升级门槛，提升带宽已是当务之急。据近日法国市场调研公司Yole发布的《Silicon Photonics 2018》报告，认为从短期来看硅光子是提高带宽的有效方案，基于这种新型光子技术的收发器已经推向市场，该技术应用过去受到来自Google、Apple、Facebok、Amazon和Microsoft(GAFAM)等互联网巨头推动，而现在中国的百度、阿里和腾讯（BAT）也在积极影响该技术的推广。

  事实上在中国，数据中心发展迅速，该市场已有超过6.5亿的互联网用户，三大电信运营商也大规模部署自己的光纤网络。2018年，新一轮超大规模的数据中心预计在中国开启建设，推动光器件需求上升，开展新的光纤部署并升级光学技术。在美国和欧洲，Facebook、Google、Amazon等大公司正在发展属于自己的数据中心光纤技术，他们普遍采取跟芯片公司合作的模式，例如Facebook和Microsoft都和Inter开展了合作。

  当互联网流量在用户和数据中心之间传递时，越来越多数据通信发生在数据中心，让现有数据中心交换互联变得更加困难，成本越来越高，由此技术创新变得十分重要与紧迫。一种半导体技术 — 硅光子，具有市场出货量与成本成反比的优势，相比传统的光子技术，硅光器件可以满足数据中心对更低成本、更高集成、更多嵌入式功能、更高互联密度、更低功耗和可靠性的依赖。

  Yole指出，越来越多的有实力的企业正在加入这一领域。经历16年发展，英特尔成功渗透进这个领域，它联合领导者Luxtera公司塑造当前市场。更多创业公司正在诞生，更多产品正在进入市场，其中大部分是100G，少部分400G产品也开始出现。2016年在数据中心互联表现优异的公司除了Luxtera，还有Acacia，该公司成功推出单芯片的硅光子100G相干收发器，其应用在城域网领域，为电信级硅光子打开新的道路。

2017年硅光子产业阵容

  100G市场将会繁荣，下一步是400G

  尽管硅光子如今仍是小众市场，2016年市场规模仅约3000万美元。但是它成长空间巨大，预计2025年硅光芯片市场价值达到5.6亿美元，收发器市场达到40亿美元，意味着硅光子技术将从2016年光收发器市场很小比例，发展到2025年占比35%，而且数据中心占了绝大部分。400G需求最为强烈，200G很可能只是100G向400G演进的短暂过度阶段。演进的下一步是发展一根光纤传输超过500米的400G光端口，价格低于1美元/Gb并且功耗低于5mW/Gb，达到1Tb/秒速率。虽然晶圆面积只是全球硅绝缘子(SOI)市场的一小部分，但由于SOI晶片的高价格，它将代表重要的价值，而法国SOITEC公司是主要供应商。

硅光子收发器市场预测

  我们处在大规模部署的前端

  Yole认为行业距离全世界大规模部署高集成器件的临界点已经十分临近。从近期半导体代工巨头动态来看，例如TSMC与Luxtera合作，GlobalFoundries与Ayar Labs合作都对硅光子商用起到重要的推动作用。STMicroelectronics是当前主要硅光子制造商。在发展中“Zero-Change”零改变是可行的，因为制造硅光器件并不需要对CMOS工艺进行改变，这样方便在inter-chip光互联领域创造具备规模化的市场应用。硅光子早在1980年代的电子行业便处于成熟阶段，但在光电子行业还有一些挑战需要克服。这些挑战需要技术克服以下：

  1、光源：低成本、低速率<50Gb/s

  2、更小调制器：便宜、更好的峰值驱动性能、低功耗

  3、水平封装，晶圆规模化测试

  4、设计和软件：光学软件定制化和客制化，

  5、成熟的供应链

  6、制造：CMOS工艺零改动是新趋势。

2017-2021硅光子路线图

  从数据通信到其他应用

  除了数据中心，其他领域也需要硅光子。高性能计算通常指的是将计算能力以一种比一般的台式计算机或工作站所能得到的更高性能的方式进行聚合，以解决科学、工程或商业中的问题。由于微处理器性能的加速增长和最近的芯片多处理器(CMP)的出现，高性能计算系统的关键性能瓶颈已经从处理器转移到通信基础设施。因此，通过探索波分复用(WDM)技术平行和容量，光互联可以提供更高带宽、低时延解决方案，解决未来计算机系统大带宽挑战。高带宽能力、节能率透明和TOF时延可以保持光连接记忆系统性能。.

  电信市场也是硅光子一个潜在应用市场，特别是80km至1500km范围的城域网络。例如Acacia正在开发电信级的硅光子模块。相干技术首先部署在长途网络，而Acacia的相干技术减少偏振色散和损耗，也减少了信道频带。

  光纤到户(FTTH)也是硅光子不可或缺的应用场景，特别是第二代千兆光网络(GPON2)。硅光子可在FTTH 10G向25G升级过程中起到重要，因为它拥有更多所需要的功能，比如波长调谐和开关。

  其他方面，感应领域如生物医疗和感应器；未来车辆会要求更高水平的安全，其快速反应需要更低时延；硅光子对雷达应用也有很大吸引力，IMEC正在开发相关技术，一些研发项目已经启动；还有航天航空方面，尺寸重量跟减少功耗一样有严格要求，而硅光子都可以改善。

  原文链接：https://www.i-micronews.com/report/product/silicon-photonics-2018.html#description