Mile 的未来硅光子芯片将在 2023 年再向前迈出一步。
自 2023 年初以来，围绕硅光子技术进行了大量的炒作和投资，特别是在光学计算、光学 I/O 和各种传感应用领域。
市场研究机构Yole Intelligence表示，2022年硅光子芯片市场价值将达到6800万美元，预计到2028年将超过6亿美元，2022年至2028年复合年增长率为44%。
推动这一趋势的主要因素增长的是800G可插拔光模块，用于需要更高吞吐量和更低延迟的高速数据中心互连和机器学习。
01.硅光为何如此“可信”？采用 CMOS 技术（也称为硅光子学）制造光子电路不仅可以提供半导体晶圆级制造的规模，还可以利用光在计算、通信、传感和成像方面的特性，使其在新电子应用中发挥优势。
由于这些原因，硅光子越来越多地应用于光学数据通信、传感、生物医学、汽车、虚拟现实和人工智能 (AI) 应用。
直到最近，硅光子学的主要挑战一直是添加用作光子电路“电源”的分立激光器的成本，包括在光子芯片上制造和组装这些激光器。
光的行为可以像波或粒子一样，并且这种行为可以被操纵。
术语“光学”是指对光的研究，通常用于谈论人眼可见的光（例如，来自头灯的光、从放大镜等透镜反射的光等）。
术语“光子学”是指以小得多的尺度（小于几微米）反射或操纵光的系统。
集成光子学是指使用半导体技术和在洁净室设施中加工的晶圆来制造光子系统。
如果所使用的制造工艺与CMOS制造非常相似，那么它被称为硅光子学。
换句话说，硅光子学是一个材料平台，可以使用绝缘体上硅（SOI）晶圆作为半导体衬底材料来制造光子集成电路（PIC）。
这项技术变得比以往任何时候都更加流行和可行有一个重要原因。
最初，集成光子学开始使用掺杂石英玻璃、铌酸锂或磷化铟等材料作为材料表面，特别是用于电信和长距离数据通信应用。
然而，绝大多数半导体行业使用硅作为主要材料来创建集成 CMOS 电路，实现了非常高的产量和低成本。
光子学的物理特性使其成为使用旧硅节点上使用的 CMOS 工艺图案化和制造光子器件和电路的理想选择。
随着成熟制造工艺的使用开辟了一条经济可行的大规模生产之路，集成硅光子学已经开始腾飞。
如今，硅光子学已经开始利用成熟的 CMOS 制造和设计生态系统构建集成光子系统，该生态系统已被证明在规模化方面非常具有成本效益。
主要优势 既然业界可以在硅晶圆上高效地制造 PIC，硅光子带来的所有优势都可以开始在主流电子产品中得到利用。
PIC 的主要优势之一是能够启用、扩展和增加数据传输。
从历史上看，对于较长的距离，铜链路首先达到带宽和能耗限制。
最近，光纤连接已在数据中心中使用，以实现网络架构中越来越短的连接。
最新趋势是通过从可插拔光收发器转移到与交换机采用同一封装的光 I/O 小芯片，使光连接更加靠近交换机 ASIC。
这缩短了高速电气 SerDes 链路的距离，从而降低了总体 I/O 功耗。
除了用于数据中心之外，硅光子还可以用于传感，这可以使各种不同的行业受益。
例如，光学传感、信号传输以及反射或传输光信号的接收可以帮助确定周围环境的特征。
这种传感活动有利于健康和生物医学应用，例如诊断和分析以及消费者健康可穿戴应用，以及用于工业自动化和自动驾驶的激光雷达。
固态激光雷达芯片在自动驾驶汽车和工业自动化领域越来越受欢迎。
LiDAR 不使用射频 (RF) 信号，而是使用从表面反射的光来分析和提供有关道路上发生的情况的关键信息，并提供有关汽车应如何反应的输入（例如，物体移动的方向、可能存在障碍物的地方等）。
当然，在设计用于汽车行业的任何产品时，需要考虑许多安全法规。
就激光雷达广泛、大批量的消费应用而言，增强虚拟现实已经在一些智能手机中引入。
硅光子的另一个可能的大规模应用是人类健康测量，包括智能手表和植入式医疗设备等可穿戴设备的心率、饱和度和水合水平。
与任何产品开发过程一样，需要仔细考虑哪种技术最适合特定应用，包括成本、性能要求、上市时间以及与客户的现有关系等因素。
就像电路中的电压源一样，激光器是硅光子电路的电源。
目前，由于硅材料的间接带隙，不可能在硅中制造光源（或激光器）。
这就是为什么磷化铟等材料被用来制造电信和数据通信所用波长的半导体激光器。
OpenLight 等公司已经磨练了将磷化铟集成到硅光子芯片中的技术，以创建驱动光子电路的集成激光器、调制器和探测器。
这使客户能够从标准制造工艺中获益，并获得硅光子学的许多性能优势。
此外，可以在同一系统中使用波长略有不同的多个激光器，以实现进一步的可扩展性。
过去，混合连接的激光芯片引起了人们对可靠性的担忧，但集成激光器提高了可靠性，并为需要多个激光器或放大部分的应用开辟了可能性。
2010年，英特尔研发出首款50Gb/s超短距离硅基集成光收发芯片后，硅光子芯片开始进入产业化阶段。
随后，欧美一批传统集成电路和光电巨头通过并购迅速进入硅光子领域，抢占制高点。
目前，英特尔也是在硅光子领域布局最全面的公司。
在制造工艺方面，虽然光子芯片和电子芯片在工艺和复杂度上相似，但光子芯片没有电子芯片那么严格的结构要求，电子芯片一般为百纳米级别。
这大大减少了对先进工艺的依赖，一定程度上缓解了当前芯片研发的瓶颈问题。
硅光子学正在成为一股革命性的力量，有可能重塑激光雷达等传统应用之外的行业。
该技术涉及使用硅基组件来产生、操纵和检测光，不仅突破了汽车创新的界限，而且还在仓库自动化、数据中心和电信等市场取得了重大进展。