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燕东微:光通信领域的一项重要技术-硅光芯片
穿越迷雾
自学成才的老司机
2023-04-06 23:46:51

阿里巴巴达摩院发布的2022十大科技趋势中,硅光芯片是其预测的趋势之一。随着云计算与人工智能的大爆发,硅光芯片迎来技术快速迭代与产业链高速发展。达摩院预计未来三年,硅光芯片将承载绝大部分大型数据中心内的高速信息传输。


光网络模块市场预计2021年至2026年间的复合增长率为26%,到2026年可能达到40亿美元。目前,硅光子技术主要用于通信领域,后续将逐步扩展到人工智能 (AI)、激光雷达和其他传感器等新兴应用中。

光通信领域的一项重要技术-硅光芯片
​硅光芯片是光通信领域的一项重要技术,它在传输速率、功耗和成本等方面具有显著的优势,因此,硅光芯片已经成为光纤通信系统中不可或缺的组成部分。

硅光芯片是通过将光学元件与半导体器件集成在单个硅晶片上实现的,它具有半导体器件的高效率和光学元件的高效通信能力。硅光芯片的关键技术包括半导体激光器、光放大器、光滤波器、光交换器等。

什么是硅光芯片?

硅光芯片是一种利用硅基材料和工艺,将光电子器件集成在同一芯片上的新型集成电路。硅光芯片主要由调制器、探测器、无源波导器件等组成,它可以将多种光器件集成在同一硅基衬底上,实现光信号的产生、传输、控制和检测等功能。

硅光芯片是以光子和电子为信息载体的硅基光电子大规模集成技术,能够大大提高集成芯片的性能,是大数据、人工智能、未来移动通信等新兴产业的基础性支撑技术,可广泛应用于大数据中心、5G、物联网等产业。

硅光芯片有哪些优势?

硅光芯片有以下几个方面的优势:

- 集成度高:硅光芯片以硅作为集成芯片的衬底,硅基材料成本低且延展性好,可以利用成熟的硅CMOS工艺制作光器件。与传统方案相比,硅光芯片具有更高的集成度及更多的嵌入式功能,有利于提升芯片的集成度。

- 成本下降潜力大:传统的GaAs/InP衬底因晶圆材料生长受限,生产成本较高。近年来,随着传输速率的进一步提升,需要更大的三五族晶圆,芯片的成本支出将进一步提升。与三五族半导体相比,硅基材料成本较低且可以大尺寸制造,芯片成本得以大幅降低。

光通信与光计算是相辅相成的,光通信中的光电转换技术会在光计算中得到应用,光计算中要求的低损耗、高密度光子集成也会进一步促进光通信的发展,将来数据计算和传输有可能都在光域完成。

    光电融合是未来芯片的发展趋势,硅光子和硅电子芯片取长补短,充分发挥二者优势,促使算力的持续提升。未来3年,硅光芯片将支撑大型数据中心的高速信息传输;未来5-10年,以硅光芯片为基础的光计算将逐步取代电子芯片的部分计算场景。

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