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光子集成电路(PIC),是以介质波导为中心、集成光器件的光波导型集成回路。光子集成电路的概念与电子集成电路类似,但光子集成电路不再采用晶体管、电容器、电阻器等电子器件,而是集成激光器、电光调制器、光电耦合器、光电探测器、光接收器、光衰减器、光放大器等光器件,这些器件之间以半导体光波导相连接,从而形成光路。
根据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年光子集成电路(PIC)行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,在大数据、云计算、人工智能、物联网时代背景下,数据产生量迅速增多,数据中心建设量快速增加,超大容量、高速率传输网络升级压力不断增大,同时对芯片的数据处理要求不断提高,电子集成电路已逐渐无法满足需求。光子集成电路具有计算与传输速度极快的优点,且能耗更低,有望成为未来集成电路的发展方向。
光子集成电路可采用的材料包括磷化铟、砷化镓、铌酸锂、硅、二氧化硅等。光子集成电路包括单片集成PIC与混合集成PIC两大类产品,单片集成PIC一般仅利用一种材料,产品可靠性更优。混合集成PIC集成了多种材料制成的不同功能的光器件,由于需要将不同材料与功能的光器件进行集成,其制造难度高,但可以实现大规模光子集成电路,这是光子集成的发展方向,因此混合集成PIC发展潜力更大。
2010年以来,全球光子集成电路发展速度加快,多个国家政府发布鼓励支持政策,半导体、互联网巨头纷纷进入布局,美国有“美国制造集成光子研究所”,日本有“光电子融合系统基础技术开发(PECST)”组织,荷兰政府向该国光子集成电路产业投入11亿欧元,英特尔、IBM、博通、谷歌、Facebook等巨头均有巨额投资,此外还有初创光子集成电路公司纷纷涌现。
我国在电子集成电路领域一直处于技术跟随状态,核心技术与国际领先企业差距大,光子集成电路成为我国集成电路产业“弯道超车”的重要途径。2019年,由国家信息光电子创新中心、光迅科技、光纤通信技术和网络国家重点实验室、中国信息通信科技集团联合研制的“100G硅光收发芯片”正式投产使用,这是当时全球集成度最高的商用硅光子集成芯片之一。
新思界行业分析人士表示,我国进入光子集成电路行业布局的企业还有华为等。从政策方面来看,我国“十四五”国家重点研发计划“信息光子技术”重点专项中提出开展超高品质因子光子集成芯片关键技术研究。从集成电路升级趋势、资本关注热度、政府支持力度来看,光子集成电路未来拥有广阔发展前景。