前言:

光學(xué)將成為未來(lái)科技的核心,這是芯片問(wèn)題的關(guān)鍵。光子科技是中國(guó)科技換道超車(chē)的大好機(jī)遇,消費(fèi)光子的時(shí)代即將到來(lái)。從[傳統(tǒng)]到[新興],IT產(chǎn)業(yè)正處在“從電到光”的轉(zhuǎn)換階段。

作者 | 方文

圖片來(lái)源 |  網(wǎng) 絡(luò)

后摩爾時(shí)代,光子站上風(fēng)口

隨著硅芯片越來(lái)越逼近物理和經(jīng)濟(jì)成本上的極限,摩爾定律面臨失效危機(jī),集成電路發(fā)展悄然進(jìn)入“后摩爾時(shí)代”。

摩爾定律面臨失效危機(jī),以光子技術(shù)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新應(yīng)用開(kāi)始在多領(lǐng)域展示全新的價(jià)值,圍繞光子產(chǎn)業(yè)的投資掀起一股熱潮。

作為電子學(xué)之后的新興科學(xué),光子技術(shù)在醫(yī)療、化工、能源、航空航天、國(guó)防等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,光子技術(shù)正迎來(lái)新一輪爆發(fā)時(shí)機(jī),或擎起第四次工業(yè)革命大旗。

近年來(lái),光子學(xué)和光子產(chǎn)業(yè)掀起了一股熱潮。例如,光通信和互連技術(shù)在高速寬帶網(wǎng)絡(luò)、高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域發(fā)揮了引領(lǐng)作用。

通信數(shù)據(jù)的快速增長(zhǎng)對(duì)光電器件提出了更高的要求,推動(dòng)著業(yè)界發(fā)展光子集成和光子芯片技術(shù)。

從傳統(tǒng)到新興,產(chǎn)業(yè)不斷升級(jí)

目前,整個(gè)IT產(chǎn)業(yè)正處在“從電到光”的轉(zhuǎn)換過(guò)程,現(xiàn)在正是集成光路發(fā)展的最佳時(shí)間點(diǎn)。

誰(shuí)能率先在光芯片技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破,誰(shuí)就能搶占光通信產(chǎn)業(yè)鏈的制高點(diǎn)。

面對(duì)洶涌而至的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革,光子也成為中國(guó)實(shí)現(xiàn)未來(lái)技術(shù)超越和產(chǎn)業(yè)變革的重要抓手。

目前光子技術(shù)已經(jīng)覆蓋了信息產(chǎn)生、獲取、傳輸、交換與處理等各個(gè)環(huán)節(jié),并通過(guò)深度融合產(chǎn)生出智能駕駛、智能機(jī)器人、新一代通信等新的應(yīng)用領(lǐng)域,呈現(xiàn)井噴式的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

光子產(chǎn)業(yè)最重要的市場(chǎng)是消費(fèi)與國(guó)防,但是更進(jìn)一步的光子技術(shù)還包括先進(jìn)制造、新能源等新興戰(zhàn)略行業(yè),所以也有著非常大的社會(huì)效應(yīng)。

萬(wàn)物互聯(lián)是人工智能的基礎(chǔ)設(shè)施,5G是萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)設(shè)施,光電芯片是5G和萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)設(shè)施。

而光子產(chǎn)業(yè)未來(lái)市場(chǎng)前景增勢(shì)顯著:

①光子產(chǎn)業(yè)直接規(guī)模非常大,到2020年將會(huì)達(dá)到3200億美元,就是盤(pán)子大。

②光子產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)速率非常高,達(dá)到7%以上。

③光子產(chǎn)業(yè)杠桿效益非常大,它能夠驅(qū)動(dòng)超過(guò)2．6萬(wàn)億美元產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

這意味著,這個(gè)時(shí)代下,投資光電芯片即是投資人工智能基礎(chǔ)設(shè)施,回報(bào)率自然也將迎高點(diǎn)。

當(dāng)下,光子技術(shù)運(yùn)用多在多媒體和智能終端、超級(jí)計(jì)算、軍事安全等領(lǐng)域。

未來(lái),隨著光子技術(shù)的成熟,芯片封裝成本的進(jìn)一步降低,光子芯片將從服務(wù)器、大型數(shù)據(jù)中心、超級(jí)電腦等大型設(shè)備進(jìn)入機(jī)器人、PC、手機(jī)等小型移動(dòng)設(shè)備。

光子芯片將爆發(fā)巨大潛能

伴隨云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代的來(lái)臨,對(duì)信息處理速度和帶寬的要求越來(lái)越高,光子作為信息載體可以指數(shù)倍提升信息傳輸速度及傳輸帶寬。

可以預(yù)見(jiàn),光子取代電子的趨勢(shì),光電子芯片極有可能成為未來(lái)整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的基石,是中國(guó)芯片發(fā)展必須力爭(zhēng)的新賽道。

相對(duì)于電子驅(qū)動(dòng)的集成電路,光子芯片有超高速率,超低功耗等特點(diǎn),利用光信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、傳輸、計(jì)算、存儲(chǔ)和顯示的光子芯片,具有非常廣闊的發(fā)展空間和巨大的潛能。

高技術(shù)壁壘決定高產(chǎn)業(yè)回報(bào)

光電子技術(shù)中所涉及的材料種類(lèi)繁多,通過(guò)簡(jiǎn)單模型的疊加難以實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)集成。因此,光電子技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化難度更大,光子集成技術(shù)的門(mén)檻也更高。

這種高技術(shù)壁壘也預(yù)示著,光子集成技術(shù)一旦取得突破實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展,將帶來(lái)指數(shù)型增長(zhǎng)的高產(chǎn)業(yè)回報(bào)。

市場(chǎng)研究公司MarketsandMarkets預(yù)計(jì),到2023年,全球光子學(xué)市場(chǎng)的規(guī)模將從2017年的5200億美元增長(zhǎng)到2023年的7804億美元,復(fù)合年增長(zhǎng)率為7．0%。

基于光子技術(shù)的產(chǎn)品包括光芯片、光器件、光模塊以及垂直集成的子系統(tǒng)。

用于光子集成的關(guān)鍵技術(shù)既有上游的基礎(chǔ)材料、芯片設(shè)計(jì)制造技術(shù),也有封裝測(cè)試技術(shù)以及系統(tǒng)集成能力。

光子技術(shù)不僅是光通信設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備、無(wú)線通信設(shè)備、數(shù)據(jù)中心、超級(jí)計(jì)算、物聯(lián)傳感、人工智能等的關(guān)鍵基礎(chǔ),同時(shí),它也廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板、可穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子領(lǐng)域中。

最近,華為公開(kāi)了一項(xiàng)光芯片的發(fā)明專(zhuān)利,這意味著,國(guó)內(nèi)將有可能擺脫光刻機(jī)的限制,在芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車(chē)。

面對(duì)美國(guó)的限制,華為押寶光學(xué)芯片,這可以說(shuō)是步險(xiǎn)棋,但是華為成功了,在光子芯片領(lǐng)域,華為走到了行業(yè)前列。

最近,華為又公開(kāi)了新的專(zhuān)利,這次的專(zhuān)利是在光子芯片領(lǐng)域,包括基板、包層等而且還有光學(xué)芯片的生產(chǎn)方法。

目前,在傳統(tǒng)芯片領(lǐng)域,3nm、2nm制程工藝也都在研發(fā),制程工藝不僅接近物理極限,而且制造難度、設(shè)計(jì)成本也都呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)趨勢(shì),所增加的成本很難被市場(chǎng)消耗,所以商業(yè)芯片領(lǐng)域或許將迎來(lái)一個(gè)新時(shí)代。

技術(shù)前景帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)投資

光子技術(shù)帶來(lái)的超預(yù)期產(chǎn)業(yè)效果不僅吸引了業(yè)內(nèi)廠商,同時(shí)也激發(fā)了產(chǎn)業(yè)資本的極大興趣。

同時(shí),國(guó)家對(duì)光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)政策也明確給出了發(fā)展目標(biāo):中國(guó)光電子器件發(fā)展五年路線圖(2018-2022)顯示,2022年中低端光電子芯片國(guó)產(chǎn)化率要超過(guò)60%,高端光電子芯片的國(guó)產(chǎn)化率突破20%;

2022年國(guó)內(nèi)企業(yè)占據(jù)全球光通信器件市場(chǎng)份額的30%以上,有1家企業(yè)進(jìn)入全球前3名。

政策加持下,資本與企業(yè)紛紛搶攻這一領(lǐng)域。蘋(píng)果、華為、英特爾、思科、IBM等國(guó)際巨頭紛紛布局光芯片,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也培育出了一批在細(xì)分產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破的光芯片/光器件供應(yīng)商。

目前,奇芯光電、源杰半導(dǎo)體、鯤游光電、魯汶儀器、曦智科技、阿達(dá)智能、橙科微電子、銳思智芯、芯聲智能、本源量子、洛微科技、賽富樂(lè)斯等在內(nèi)的90余家半導(dǎo)體企業(yè)正在參與其中的各個(gè)環(huán)節(jié)。

面臨光子時(shí)代的技術(shù)挑戰(zhàn)

在芯片行業(yè),中國(guó)的整體水平暫時(shí)落后于人。

而在諸如光學(xué)傳感、生物光子和消費(fèi)光子等新興領(lǐng)域,中國(guó)與歐美日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家差距較小,呈現(xiàn)出群雄逐鹿的態(tài)勢(shì)。

因此,光子時(shí)代的到來(lái),對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的機(jī)遇。

所以中國(guó)必須要攻克的就是以核心芯片為代表的核心技術(shù),這是中國(guó)必須解決的問(wèn)題。

在光電領(lǐng)域也是如此,中國(guó)本土也具備了較為完整的設(shè)備和模組產(chǎn)業(yè)鏈,但是上游的光電芯片主要依賴(lài)進(jìn)口,國(guó)產(chǎn)替代前景廣闊。

對(duì)于芯片領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)來(lái)說(shuō),“投入大、成長(zhǎng)慢、風(fēng)險(xiǎn)高、體量不足”等情況是困擾其早期融資的主要問(wèn)題,讓眾多投資者望而卻步。

但芯片是新興技術(shù)的重要基礎(chǔ),包括物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、自動(dòng)駕駛在內(nèi)的眾多產(chǎn)業(yè)都是以芯片為核心的,芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展就顯得尤為關(guān)鍵。

結(jié)尾

光子改變了我們的世界,在國(guó)家政策以及資金的大力扶植之下,在新興科技的發(fā)展與中國(guó)整體市場(chǎng)的推動(dòng)作用下,我國(guó)光子產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)全面發(fā)展,未來(lái)60年,光子時(shí)代會(huì)更加深刻而長(zhǎng)遠(yuǎn)地改變我們的世界。

部分資料參考:愛(ài)集微APP:《光子產(chǎn)業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期:巨頭加持,加速布局新賽道》《后摩爾時(shí)代,光子技術(shù)或擎起第四次工業(yè)革命大旗》,中科創(chuàng)星:《第四次工業(yè)革命,光子時(shí)代來(lái)臨》