描述

隨著電子科技產(chǎn)品的更新?lián)Q代，人們對于電子產(chǎn)品的要求也會越來越高電子芯片，而決定電子產(chǎn)品性能的關(guān)鍵在于芯片。不過，隨著摩爾定律逐步逼近物理規(guī)律極限，微電子技術(shù)集成電路發(fā)展瓶頸已經(jīng)出現(xiàn)，而利用光信號進行數(shù)據(jù)傳輸、處理和存儲的光子芯片有望成為下一代芯片技術(shù)發(fā)展方向。

作為一項新興技術(shù)，光子芯片技術(shù)有望帶動整個信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)進入“從電到光”的轉(zhuǎn)變，并在未來光存儲、光顯示、光互聯(lián)、光計算，以及醫(yī)療衛(wèi)生和航天、國防等領(lǐng)域的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。目前，全球部分國家正在加緊進行科研和產(chǎn)業(yè)布局，可以預(yù)見是，未來誰能率先在光子技術(shù)上實現(xiàn)突破，誰就能搶占信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的“制高點”。

光子產(chǎn)業(yè)進入爆發(fā)前期

眾所周知，在過去的幾十年里計算機行業(yè)的發(fā)展始終遵循著“摩爾定律”——半導(dǎo)體電路晶體管的體積越來越小，單個芯片上可容納的晶體管數(shù)變得越多，并呈每18到24個月翻一番的速度在迭代增長。而晶體管數(shù)量的增多意味著處理器的速度越快、效率越高。

而為了能在高速發(fā)展的IT行業(yè)立足，芯片制造商也一直致力于研發(fā)更小的晶體管。不過，晶體管的體積已經(jīng)達到納米級別，繼續(xù)縮小的可能性正逐漸變小，“摩爾定律”的發(fā)展軌跡似乎已逼近極限。同時，晶體管依賴于電子移動來實現(xiàn)信息傳遞。而在芯片中由于光子不受電磁阻力等的影響，所以其傳播速度比電子快，可達二十倍以上。這意味著如果將半導(dǎo)體通路中的電子信號替換為光子，則芯片在不改變大小的情況下，計算機運算速度也能加快數(shù)十倍。

在業(yè)內(nèi)人士看來，光芯片在提升計算機運算速率上具有巨大的潛力，未來光子芯片替代微電子芯片將是大勢所趨?！肮膺M電退”演進至芯片內(nèi)部，光芯片與微電子芯片比較，在算力、能耗、成本、尺寸方面優(yōu)勢明顯。光芯片不僅可用于光通信設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備、無線通信設(shè)備、數(shù)據(jù)中心、超級計算、物聯(lián)傳感、人工智能等，還可以應(yīng)用于智能手機、平板、穿戴等消費領(lǐng)域。

目前，整個IT產(chǎn)業(yè)正處在“從電到光”的轉(zhuǎn)換過程，現(xiàn)在正是集成光路發(fā)展的最佳時間點。中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人、“硬科技”理念提出者米磊認為光芯片是5G和物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，是真正人工智能時代的基礎(chǔ)設(shè)施，未來不是消費電子時代，而是消費光子時代。

隨著“消費光子”時代的到來，集成電路將走向集成光路時代，突破”摩爾定律”瓶頸；同時，消費電子時代將過渡到“消費光子” 時代，將帶來萬億美金市場。在目前光子器件的應(yīng)用領(lǐng)域中，各類攝像頭模組、生物識別技術(shù)產(chǎn)品、5G通訊技術(shù)和設(shè)備的創(chuàng)新是未來光子器件的主要增量市場。

從產(chǎn)業(yè)鏈來看，下游及終端客戶對上游光子器件的要求更加精密、輕薄，加工工藝更加高效、精準(zhǔn)、復(fù)雜。隨著下游智能手機攝像、識別模組的升級、自動駕駛技術(shù)的成熟、安防監(jiān)控攝像機的智能化到無人機的普及等，直接帶動光子器件的市場需求。同時，隨著移動通信技術(shù)從4G到5G的發(fā)展，生物識別技術(shù)在消費電子中的應(yīng)用、芯片材料的改良改進等外部技術(shù)的進步，光子產(chǎn)業(yè)將迎來了良好的發(fā)展機遇。

市場研究公司MarketsandMarkets預(yù)計，到2023年，全球光子學(xué)市場的規(guī)模將從2017年的5200億美元增長到2023年的7804億美元，復(fù)合年增長率為7.0%。市場需求增長主要是受到信息通信技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)、生命科學(xué)、自動化視覺等領(lǐng)域的應(yīng)用需求增長的驅(qū)動。其中，信息通信技術(shù)在整個光子學(xué)市場中占據(jù)最大的市場份額，未來將會保持著快速增長的態(tài)勢。

加速布局“新賽道”

由于這一技術(shù)未來將在數(shù)據(jù)通信、生化醫(yī)療、自動駕駛、國防安全等大顯身手，光子技術(shù)正成為資本市場的寵兒，歐美一批傳統(tǒng)集成電路和光電巨頭通過并購，正迅速進入光子領(lǐng)域搶占高地，以傳統(tǒng)半導(dǎo)體強國為主導(dǎo)的全球光子產(chǎn)業(yè)格局悄然成形。

從大企業(yè)的行動上看，蘋果、華為、英特爾、思科、IBM等國際頂尖公司紛紛布局光芯片，體現(xiàn)出行業(yè)對于光芯片的重視和投入。