以ChatGPT為代表的生成式AI火爆全球，疊加5G、云計算、大數據等新型業務和應用的涌現，驅動流量爆發式增長，光芯片器件、模塊需要新一輪的技術革新。與此同時，我國核心光電芯片自給率相對不足，需要產業界上下游協同，推進技術的演進升級。
5月11日，由CIOE中國光博會與C114通信網聯合推出的大型研討會系列活動——“2023中國光通信高質量發展論壇”第五期“光芯片與高端器件技術研討會”正式召開，產業界各方圍繞光芯片與高端器件的技術發展趨勢，探討產業如何攻克技術難關實現技術突破。
技術趨勢：高速率、集成化、大容量成為核心訴求
光通信是發展5G、數據中心、算力網絡的基礎設施和前提，在拉動有效投資、促進信息消費、賦能千行百業等方面具有重要作用。中國信息通信研究院主任工程師吳冰冰表示，光通信是堅實底座，而光電子芯片器件及模塊是光通信的核心構成部分，重要性日益提升。
吳冰冰指出，也是在5G、數據中心、算力網絡等新型業務及應用驅動下，數據流量爆炸式增長，掀起光電子芯片器件及模塊行業新浪潮，高速率、集成化、大容量成為核心訴求;展望未來，三維集成、異質集成等新工藝持續演進，業界廣泛探索CPO、線性驅動等降低能耗的新方案，空天地海一體化、通感一體化新應用也對芯片器件提出新型要求。
北京郵電大學研究員張磊認為，不同的應用場景(溫度范圍、速率、傳輸距離)，需要不同的光模塊解決方案。硅光、鈮酸鋰、化合物半導體需要找到合適的場景。“SiP光模塊帶寬與損耗受限，需要更多的電芯片輔助(預加重、預失真、數字信號處理)。LNOI光模塊有自主可控的基底材料，目前沒有規模化的代工廠，可靠性與良率待驗證。而III-V方案目前仍然是光模塊主力方案，在800G、Tbps及CPO后，可能需要與SiP配合。”
中國聯通研究院專家 教授級高級工程師沈世奎博士建議，針對城域應用，尤其是邊緣接入層，建議光模塊廠商和設備廠商，聚焦DSP和光學部分的優化，開發和提供低成本的相干100G光模塊及設備，持續推動DWDM技術不斷下沉，從長距離骨干網，到城域網核心，再到城域邊緣接入層，這是一脈相承的技術體系。
與此同時，業界需要進一步探討和推進低成本100G城域相干技術，加強對于核心芯片和器件的攻關，尤其是DSP芯片等，推動城域邊緣接入網絡逐步從10G向100G升級演進，將相干100G技術從骨干網一直延伸至城域網絡邊緣，從而打造更具競爭力的全光底座。
產業準備：技術水平已經達到與國外齊頭并進水平
客觀來說，我國在核心芯片和器件方面一直處于追趕之勢，張磊介紹，來到2023年之后，我國在25G、50G光模塊的量產方面已經達到與國外齊頭并進的水平。在100G單波和400G、800G方面我國也已有研發力量的投入，與國外差距不大。在核心光電子芯片方面，不管是傳統的化合物半導體還是新型的硅光，我國與國際上都沒有明顯的差別。
海思光電子有限公司資深產品規劃經理莊四祥表示，數據中心多路光互聯場景高速發展，硅光迎來新的發展機遇。硅光技術通過多材料體系的集成來實現各個功能部件的最優，做到超高帶寬、超高響應度和超低插損，以及在合封方面提供與電連接的金屬化技術，實現高速光傳輸。并行多路場景和高速高密新架構將是硅光技術的用武之地。
上海新微半導體有限公司副總經理方瑞禹介紹，目前國內光電芯片廠商大多以IDM的運營模式為主，而新微半導體專注于代工模式，目標是為客戶提供規模化、低成本和高質量的光電芯片代工服務。為給客戶提供更優質的產品和服務，新微半導體在晶圓良率、成本控制、質量保障和保密措施等四個關鍵方面下足功夫。
Source Photonics，Chief Engineer and CTO Frank Chang表示，網絡流量的快速增長仍然是推動可插拔光模塊市場增長的關鍵因素，目前線性可插拔光模塊(LPO)是熱門。LPO承諾具有與直接驅動CPO相同的功率效率，同時LPO可節省50%的I/O功率。另外，使用現在的SerDes和ASIC在100G/lane下證明可行，需要關注互操作性，標準化等問題。此外，可以擴展至200G/lane。
深圳市深光谷科技有限公司技術總監CTO雷霆介紹，深光谷致力于新型光子芯片和器件的設計、制造、封裝、測試和系統應用，主要布局高密度光傳輸(空分復用光通信(SDM))和高密度光收發(共封裝(CPO)光電集成互連)兩大技術領域。同時在共封裝光電集成互連技術方面也取得突破性進展，已開發出用于CPO的高密度空分光連接器和測試評估板等。
聯合微電子中心有限責任公司工程師肖志雄，CUMEC致力于走“超越摩爾+光電融合”技術路線，以硅基光電子、異質異構三維集成、CIS、智能傳感等工藝技術和產品技術為核心，為客戶提供一體化的解決方案，實現設計、制造、封裝全鏈條的完整支撐。
市場情況：重點關注下一代光子集成電路發展趨勢
LightCounting創始人Dr. Vladimir Kozlov從市場需求的角度介紹了硅光的市場情況，同時對下一代光子集成電路的新趨勢進行深入探討與分析。
過去兩年，也就是2021年-2022年，200G和400G以太網光模塊市場的增長速度高于預期。同時，在供應商之間的激烈競爭和光電集成新技術的影響下，相關產品價格的下降速度也超過了業界預期。
Vladimir Kozlov認為，硅光技術無疑是影響該行業的一個因素，除了英特爾和Acacia兩大主流廠商，越來越多的光模塊供應商開始推出硅光模塊。去年LightCounting預計硅光的市場規模將持續增長，到2027年硅光的市場規模將超過50%。
可以看到，在過去的十年里，硅光電公司重新激活了光子集成電路(PIC)的發展，并為光通信市場帶來了許多新產品。Vladimir Kozlov指出，“我們可以說，硅光已經進入了該行業的主流。”
硅光有許多優點，在十年前就已為人所知，包括PIC代工業務模式、光電集成以及晶圓規模組裝及制造等。但還有很多的工作要做，目前大多數光模塊供應商仍然依賴傳統的組裝技術，博通提倡將激光器、光電設備、信號處理器等都集成在一塊板上，也就是全集成設計。
這就需要一系列新技術來實現。Vladimir Kozlov表示，絕緣體上硅(SOI)晶圓為集成廣泛的其他光學材料提供了平臺，包括非線性光學晶體如鈮酸鋰，半導體芯片如磷化銦和聚合物。這些新材料對于持續改進PIC性能和使新產品進入更廣闊的市場至關重要。
Vladimir Kozlov介紹，集成光學器件的功能通常受到光損耗或調制器、波導以及耦合光進出PIC的功率損失的限制。使用更透明的材料，提高耦合效率和薄膜光學放大器的集成應該會取得進一步的進展。低噪聲量子點半導體放大器和薄膜EDFA的集成可能會加速這一領域的進展。
Vladimir Kozlov指出，一旦可用，低損耗和更復雜的PIC將在光開關和處理器、陀螺儀和其他傳感器以及量子通信系統和計算機中得到應用。
