光子集成电路的开展方向解读

　　C）相关于传统分立的光-电-光处理方法降低了复杂度，进步了可靠性，能够以更低的本钱构建一个具有更多节点的全新的结构，尽管现在仍处于初级开展阶段，不过其成为光器材的干流开展趋势已成必定。PIC单片集成方法添加敏捷，硅基资料开展势头微弱。工业开展形式多样，工业链不断构建，新产品与运用开展也在不断推动。相关

　　依照集成的元器材是否选用同种资料，PIC可分为单片集成和混合集成。其间混合集成选用不同的资料完成不同器材，然后将这些不同的功用部件固定在一个一致的基片上。混合集成的优点是每种器材都由最合适的资料制成，功用较好，但元器材集成时需求精细的方位调整和固定，添加封装的复杂性，约束集成规划。而单片集成则是在单一衬底上完成预期的各种功用，结构紧凑、可靠性强，不过现在完成起来仍有较大的技能难度。现在，混合集成是光子集成的首要集成技能，占PIC全球商场收入的主体，而且估计在未来几年内这一状况仍将继续。不过单片集成作为业界的长时间方针，正在以很快的速度添加，估计2015年至2022年期间复合年均添加率将到达26.5%。

　　光子集成的制备资料丰厚多样，首要包含以下几类：铌酸锂、聚合物、光学玻璃、绝缘体上硅（SOI）、二氧化硅/硅、氮氧化硅/二氧化硅以及三五族化合物半导体。现在，磷化铟（InP）和SOI一起占有商场营收的主体。InP的主导地位首要归因于其将光电功用集成到光学体系芯片的才能。而硅基作为PIC制造渠道能够依据全球历时五十年、投入数千亿美元打造的微根底设施，运用老练、兴旺的半导体集成电路工艺进步集成光学工业化水平，进行低本钱规划化出产。尽管现在硅光子还面对许多技能瓶颈，但在整个工业界的向心力下，正在被一个一个地战胜，工业界对硅光子大规划商用也抱有极大的决心。尤其是数据中心的短距离运用，让硅光子找到了用武之地。依据商场研讨公司YoleDéveloppements陈述，数据中心以及其他几项新运用将在2025年以前为硅光子技能带来数十亿美元的商场。

　　2010年以来，光子集成技能进入了高速开展时期。光子集成技能首要有以下几种开展形式：一是国家项目赞助，如美国国防部监管的“美国制造集成光子研讨所”（AIMPhotonics）、日本内阁府赞助的研讨开发安排“光电子交融体系根底技能开发”(PECST)等；二是像Intel、IBM等IT巨子的巨额投入；三是小型创业公司前期靠危险资金进入，后期被大企业并购再继续投入，该形式已成为一种重要开展形式；最终是一些新式起的草创公司，如Acacia、SiFotonics等。

　　光子集成技能工业仍在开展，工业链不断构建，现在已开始掩盖前沿技能研讨机构、规划东西提供商、器材芯片模块商、Foundry、IT企业、体系设备商、用户等各个环节。可是，光子集成供给链比较于集成电路（IC）依然落后，尤其在软件和封装环节较为单薄。

　　全球PIC商场开展态势杰出，商场规划于2015年到达2.7亿美元，估计2018-2024年间将以25.2%的复合年均添加率继续添加，到2021年打破10亿美元。

　　全球PIC商场高度涣散，其特点是存在许多参加者。PIC商场的抢先企业包含Finisar（美国）、Lumentum（美国）、Infinera（美国）、Ciena（美国）、NeoPhotonics（美国）、Intel（美国）、Alcatel-Lucent（法国）、Avago（新加坡）以及华为（我国）等，其间美国厂商规划占优。整体来讲，我国光子集成技能还处于起步阶段，限制我国光子集成技能开展的杰出问题包含学科和研讨碎片化，人才匮乏，缺少体系架构研讨与规划，工艺设备的研制实力单薄，缺少标准化和规范化的光子集成技能工艺渠道，以及芯片封装和测验剖析技能落后等。走运的是，该范畴仍处于财物不断重组过程中，本年就发生了两起严峻并购案，3月Lumentum收买排名紧随其后的Oclaro；11月II-VI收买Finisar。假如咱们抓住机遇超前布局，精心安排和要点投入，将会为工业开展发明杰出的关键。

　　除传统运用范畴，光子集成芯片技能还有许多重要的新式分支，其间具有代表性的有集成微波光子芯片以及高功用光子核算芯片。

　　集成微波光子芯片首要在光学域上完成的处理，其功用能够掩盖无线体系的整个射频信号链，具有更高的精度、更大的带宽、更强的灵活性和抗干扰才能，被认为是具有竞争力的下一代无线技能渠道。现在在俄罗斯大约有850家公司参加微波光子学的研讨和开发，欧盟也正联合开发新式全光子28GHz毫米波mMIMO收发信机芯片。

　　光子核算被认为是打破摩尔定律的有用途径之一，具有内禀的高维度的并行核算特性。2016年MIT提出了运用光子替代电子作为核算芯片架构的理论。2017年英国0ptalysys公司发布了第一代高功用桌面超级光子核算机。除了传统的高功用核算外，光子芯片也将是未来AI核算的硬件架构，而且是未来量子核算的候选计划之一。

　　综上，PIC现在仍处于初级开展阶段，不过其成为光器材的干流开展趋势已成必定，近几年的开展速度亦众所周知。跟着根底资料制备、器材结构规划、中心制造工艺等中心关键技能的打破，加之工业需求的急剧升温，特别是光互联、超100Gbit/s高速传输体系和FTTH接入终端对小尺度、低功耗和低本钱的微弱驱动，PIC在未来几年将迎来更快的开展，集成度和大规划出产才能逐渐提高，本钱不断下降，工业链进一步完善，并引发光器材、体系设备，甚至网络和运用的严峻革新。

　　和光电子器材制造在同一资料上，将微电子与光电子技能的优势彼此结合，以期到达最佳功用。单片

　　芯片，摩尔定律：摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，

　　（磷化工）超声波清洗机结构组成： 由超声波洗净槽、超声波漂洗槽、慢拉枯燥槽、过滤循环体系、电气控制体系及纯水供给体系等组成。

　　技能还处于起步阶段。它面对的最严峻的妨碍之一是需求运用不同的资料来完成不同的功用，不像电

　　技能作为光纤通信最前沿、最有出路的范畴,它是满意未来网络带宽需求的最好方法。

　　（Photonic Integrated Circuit，PIC）相关于传统分立的光-电-光处理方法降低了复杂度，进步了可靠性，能够以更低的本钱构建一个具有更多节点的全新的网络结构，尽管现在仍处于初级

　　态势，而以软硬件协同规划、IP核复用和以超深亚微米为技能支撑的SoC已成为当今超大规划

　　（PIC）一般选用硅衬底，大自然中有丰厚的硅质料，硅的光学功用也很好。可是，依据硅资料的

　　无法完成所需的各项功用，因而呈现了新的资料渠道。氮化硅（Si3N4）便是其间

　　完成极低的光学损耗 /

　　芯片可用于发明更快、更节能的设备。这是由于这些PICs能够以最高的精度进行感应，而且在处理和传输数据方面十分有用。它们还能够与传统的电子芯片和运用

　　信号能够以起伏、相位、偏振和空间形式传输信息。此外，运用多个波长的光将许多信号多路复用到一个公共波导上是很常见的。最终，关于