近幾年，硅光芯片被廣為提及，從概念到產(chǎn)品，它的發(fā)展速度讓人驚嘆。硅光芯片作為硅光子技術中的一種，有著非常可觀的前景，尤其是在5G商用來臨之際，企業(yè)紛紛加大投入，搶占市場先機。硅光芯片的前景真的像人們想象中的那樣嗎？筆者從硅光芯片的優(yōu)勢、市場定位及行業(yè)痛點，帶大家深度了解真正的產(chǎn)業(yè)狀況。

硅光芯片的優(yōu)勢

硅光芯片是將硅光材料和器件通過特殊工藝制造的集成電路，主要由光源、調(diào)制器、有源芯片等組成，通常將光器件集成在同一硅基襯底上。硅光芯片的具有集成度高、成本低、傳輸線更好等特點，因為硅光芯片以硅作為集成芯片的襯底，所有能集成更多的光器件；在光模塊里面，光芯片的成本非常高，但隨著傳輸速率要求，晶圓成本同樣增加，對比之下，硅基材料的低成本反而成了優(yōu)勢；波導的傳輸性能好，因為硅光材料的禁帶寬度更大，折射率更高，傳輸更快。

硅光芯片的市場定位

光芯片作為光通信系統(tǒng)中的核心器件，它承擔著將電信號轉(zhuǎn)換成光信號或?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換成電信號的重任，除了外加能源驅(qū)動工作，光器件的轉(zhuǎn)換能力和效率決定著通信速度。為什么未來需要硅光芯片，這是由于隨著5G時代的到來，芯片對傳輸速率和穩(wěn)定性要求更高，硅光芯片相比傳統(tǒng)硅芯的性能更好，在通信器件的高端市場上，硅光芯片的作用更加明顯。

未來人們對流量的速度要求很高，作為技術運營商，5G的密集組網(wǎng)對硅光芯片的需求大增。之所以說硅光芯片定位通信器件的高端市場，這是由于未來的5G將應用在生命科學、超算、量子大數(shù)據(jù)、無人駕駛等，這些領域?qū)νㄓ嵉囊蟾?，不同?G網(wǎng)絡，零延時、無差錯是最基本的要求。

目前，國內(nèi)核心的光芯片及器件依然嚴重依賴于進口，高端光芯片與器件的國產(chǎn)化率不超過10%，這是國內(nèi)加大研究光芯的內(nèi)在驅(qū)動力。

巨頭紛紛布局

正是由于硅光芯片的前景廣闊，國內(nèi)外巨頭紛紛布局。包括英特爾、Luxtera公司、Rockley等都具備了硅光芯片的研發(fā)能力。英特爾的硅光芯片主要針對5G無線基礎設施市場，它的100G硅光收發(fā)器產(chǎn)品組合為滿足下一代通信基礎設施的帶寬要求而優(yōu)化，同時可承受惡劣的環(huán)境條件。Luxtera公司也在致力于硅基混合集成PIC的研究，已經(jīng)實現(xiàn)了將磷化銦激光器集成在硅基基底上，它開發(fā)硅基PIC的主要目的是應用于服務器與服務器之間、服務器與交換機之間的高速互聯(lián)等應用場合，它采用電子集成電路常用的CMOS工藝實現(xiàn)PIC，實現(xiàn)方式較英特爾要簡化很多。Rockley公司的差異化硅制造技術可以生產(chǎn)具有相對較低功耗、較低競爭性成本的光學器件，例如基于硅光子學的收發(fā)器等，Rockley的目標市場包括消費電子、自動車輛、生物醫(yī)學、工業(yè)和數(shù)據(jù)中心。

令人可喜的是，國內(nèi)在硅光芯片上也取得了突破性進展，我國自主研發(fā)的首款商用“100G硅光收發(fā)芯片”已經(jīng)投產(chǎn)使用，這款芯片在體積、性能、成本、通用化等方面達到了全球第一梯隊的水準。

硅光芯片的產(chǎn)業(yè)化難題

科技想得到普及，除了技術，產(chǎn)業(yè)化也是一個很漫長的國產(chǎn)，硅光芯片產(chǎn)業(yè)也在不斷的朝著正確的方向前進。就硅光芯片產(chǎn)業(yè)鏈而言，全球亦仍處于初級階段，硅光芯片要實現(xiàn)大規(guī)模的商用還有很長的路要走，據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2017年全球硅光芯片的市場不到5億美元。

硅光芯片的產(chǎn)業(yè)化難題主要有材料、設計架構、制造良率、封裝成本等難題，但不可否認它廣闊的市場前景，隨著5G時代的來臨，這些難題會慢慢迎刃而解。