Silicon Photonics and Photonic Integrated Circuits 2024
據麥姆斯咨詢介紹，英國知名研究公司IDTechEx在這份最新釋出的矽光子和內建光路（PIC）主題研究報告中全面探讨了該領域主要廠商、新興材料（如薄膜铌酸锂和钛酸鋇）以及新應用（如人工智能），提供了2024年~2034年期間的10年期市場預測。本報告還讨論了可程式設計光子學、光子量子計算機以及共封裝光學器件等新興技術。
內建光路概念
矽光子和內建光路有哪些優勢和挑戰？
內建光路，或稱為光子內建回路，是由二氧化矽（玻璃）、矽或磷化铟（InP）等材料制成的微型光學系統。內建光路可以實作從“在一顆糖果大小的封裝中發送/接收數十億比特資訊的複雜光通信模組”，到“檢測空氣中不同化合物及分子的‘電子鼻’”、“探測障礙物距離的雷射雷達（LiDAR）”等各種具有先進功能的系統。
通過利用CMOS晶片領域數十億美元的現有投資，內建光路能夠釋放超越摩爾定律的新處理擴充潛力。然而，內建光路市場仍面臨着材料限制、內建複雜性和成本管理等重大挑戰。需要更大的市場需求才能抵消設計和制造內建光路的初期成本，而且，其生産傳遞周期可能長達數月。這份新的內建光路報告對該市場進行了深入研究，并将面向人工智能（AI）的光子收發器确定為新興的細分市場，該市場預計将很快成為內建光路最大的需求來源。
內建光路關鍵應用
未來的內建光路材料
未來的內建光路材料種類繁多。目前市場上大多數內建光路都采用矽和矽基內建光路進行光傳輸，但矽作為一種間接半導體，并不是一種高效的光源或光電探測材料。是以，矽通常與III-V族材料結合用于光發射（光源）和光探測（探測器）。矽的市場主導地位仍将繼續，但薄膜铌酸锂（TFLN）憑借其适中的波克爾斯效應和低材料損耗，正在成為量子系統及未來潛在高性能收發器等需要高性能調制應用的有力競争者。單晶磷化铟（InP）由于具有探測和發射光的能力，仍将是主要的應用材料。此外，钛酸鋇（BTO）和稀土金屬等創新材料在量子計算和其它尖端應用中的潛力也在不斷探索之中。
AI将如何影響矽光子和內建光路市場需求
AI的興起，激發了對能夠支援AI加速器和資料中心高性能收發器的空前需求。矽光子和內建光路能夠以1.6 Tbps甚至更高的速度傳輸資料，是以走在了這場變革的前沿。正如英偉達（Nvidia）最新Blackwell CPU（根據IDTechEx的研究，每個GPU大約需要兩個800G收發器）所展示的那樣，對高效、高帶寬通信的需求對于AI而言正變得越來越重要，這也将矽光子和內建光路定位為“AI驅動的未來”中不可或缺的元件。因為更高性能的AI加速器需要更高性能的收發器，是以AI将是內建光路收發器發展的最大驅動力，預計到2026年市場上将出現3.2 Tbps收發器。
未來有哪些應用？
矽光子和內建光路的其它應用很豐富，從高帶寬晶片到晶片互連，再到先進封裝和共封裝光學器件，這些技術為下一代計算鋪平了道路。
資料通信應用的內建光路收發器市場關鍵廠商（樣刊模糊化）
光子引擎和加速器：利用某些光子元件（如馬赫-澤恩德幹涉儀），通過電光互連來控制這些元件，可以設計并制造高性能處理器和可程式設計內建光路器件，進而實作比單獨使用電子加速器更高的性能。
基于內建光路的傳感器：某些內建光路材料（如氮化矽）可用于各種不同的傳感器，從氣體傳感器和“電子鼻”到雷射雷達、慣性傳感器等。基于內建光路的調頻連續波（FMCW）雷射雷達可應用于無人機和自動駕駛汽車，有望變革汽車和農業應用。醫療保健傳感器行業也可以利用內建光路器件微型化的優勢，将其應用于即時診斷或可穿戴裝置，例如用于血糖監測的手表。
量子系統：投資于離子阱和光子量子計算的廠商正在尋求利用內建光路來實作更加穩定且可擴充的量子系統。挑戰在于實作量子計算所需要的光子精确控制。
主要受益于AI和5G市場收發器的需求增長，預計內建光路市場到2034年将增長2.4倍。
在AI和資料通信收發器需求激增的推動下，矽光子和內建光路市場正經曆強勁的需求增長。英特爾/捷普（Intel/Jabil）、高意（Coherent）和英飛朗（Infinera）等業内主要廠商都在其收發器中積極應用內建光路。旭創（Innolight）是一家總部位于中國的收發器公司，其最新收發器的傳輸速度在2023年底達到了1.6 Tbps，将于2024年面向資料中心應用開始出貨。Coherent擁有自己的InP晶圓廠，也在為1.6 Tbps以上應用開發更高性能的收發器。根據IDTechEx的分析，英特爾矽光子（Intel Silicon Photonics）有可能被Jabil收購，該公司在2023年售出了約170萬個內建光路，并在繼續開發資料通信和電信收發器。IDTechEx預測，內建光路技術将繼續主導高性能收發器市場，進一步鞏固其作為現代技術領域關鍵元件的重要地位。
基于內建光路的收發器的發展路線圖
本報告詳細介紹了矽光子和內建光路領域的最新創新、關鍵技術趨勢、整個價值鍊分析、主要廠商分析以及細分的市場預測。
本報告覆寫的主要内容：
摘要
- 矽光子簡介、重要概念及技術背景
- 內建光路（PIC）重要概念
制造和材料
- 讨論、對比分析SOI、SiN、InP、TFLN、BTO、聚合物和稀土金屬等關鍵材料，關鍵廠商以及初創企業。
應用
- 用于資料中心高性能收發器的內建光路
- 用于器件内互連的內建光路
- 先進封裝和共封裝光學器件
- 混合內建：共封裝光學器件
- 面向人工智能和神經形态計算的光子引擎和加速器
- 用于量子計算的內建光路
- 基于內建光路的傳感器
市場預測
本報告包括基于與業内專業人士的交流、對關鍵廠商（如Nvidia、Coherent、Infinera等）的訪談和分析，以及IDTechEx在資料中心、5G、自動駕駛汽車和雷射雷達領域的專業積累，提供了細分的10年期市場預測。
若需要購買《矽光子及內建光路（PIC）技術及市場-2024版》報告，請聯系麥姆斯咨詢王懿，郵箱：wangyi#memsconsulting.com（#換成@）