硅光子市场加速，数据通信、激光雷达、光纤陀螺等应用争奇斗艳

硅光子市场加速，数据通信、激光雷达、光纤陀螺等应用争奇斗艳

Innov100

2020-05-11 16:30:43

潜在应用推动市场持续增长

据麦姆斯咨询介绍，集成光学概念最早由贝尔实验室（Bell Labs）的Stewart E.Miller于1969年提出。集成光学是在光电子学和微电子学基础上，采用集成方法研究和发展光学器件和混合光学电子学器件系统的一门新的学科。它将复杂的光学功能集成到单个器件中，从而实现器件小型化，改善效率和可靠性，以及更低的成本。在经历2000年互联网泡沫所导致的坎坷阶段，到了2010年代，多款基于硅光子技术的光收发器终于面市，市场上的主要厂商包括英特尔（Intel）、Acacia和Luxtera。

2019年，数据中心应用的硅光子收发器的出货量达到了近350万只，营收达到3.64亿美元。由于大部分产品是在2016年和2017年前后问世，因而这一增长令人印象深刻。据报道，硅光子收发器比传统光学收发器具有更好的可靠性和更低的价格。

预计未来几年，这种增长趋势将继续保持。一方面原因在于云计算、视频流媒体和物联网（IoT）应用，使全球网络流量每三年翻一番。因此，预计2025年硅光子收发器市场规模将达到36亿美元，出货量可达2400万只。

硅光子收发器已然发展成为一个拥有数百万出货量的产业，催生了包含工艺设计套件（PDK）、设计规则、仿真软件、测试设备和代工厂的生态系统。这个生态系统使新入局者能够轻松地利用这项技术，开拓新的应用。位于美国加州的Genalyte将在今年发布硅光子免疫分析技术。KVH今年发布了采用硅光子技术的光纤陀螺。基于硅光子器件的电子鼻、激光雷达（LiDAR）和光学计算机断层扫描（OCT）等产品也在开发中，预计将在未来几年相继问世。

2019年~2025年按应用细分的硅光子市场预测（来源：Yole）

共封装光学器件

尽管硅光子为光收发器带来了可靠性和成本等优势，但它还不是强制标准。不过，未来五年情况可能会发生变化。网络交换机和收发器的数据速率每18个月翻一番。目前交换机数据速率为5 Tbps，2025年将达到51.2 Tbps。收发器数据速率将从100 Gbps增加到800 Gps，每个交换机的收发器数量将从4个增加到16个或32个。因此，交换机中的数据传输密度将大大增加，从而带来重要的集成和热管理挑战。

共封装光学器件（CPO）是实现51.2 Tbps交换机的关键。为了降低热损失，光纤必须靠近强大的处理单元——交换机专用集成电路（ASIC）。在共封装光学器件中，收发器的所有元件（现称光子引擎，包括激光器、调制器、光电探测器、驱动器和光学元件以及交换机ASIC）都封装在同一个设备中，其结果是一种紧凑、集成、低损耗以及具有更好热管理的系统。

目前有多家公司正在开发CPO技术，目标是在2025年左右推出产品。英特尔在2020年3月展示了一款光子引擎达到1.6 Tbps的原型，通过中介层实现共封装。同样在2020年3月，Rockley Photonics联合Accton、莫仕（Molex）和泰科电子（TE Connectivity），开发了25.6 Tbps OptoASIC交换机系统，该系统共封装Rockley LightDriver光引擎以及铜缆附加400 G光纤模块。当然，涉足CPO的还有很多其它公司，包括微软（Microsoft）和脸书（Facebook），它们正在关于标准展开合作。

数据中心交换机和收发器的发展趋势（来源：Yole）

硅光子领域不断吸引新入局者

硅光子是一种非常重要的光通信技术，它可以提供更可靠更经济的产品，并能实现未来五年交换机所需要的高数据速率密度。因此，吸引了数据通信基础设施领域的重要厂商。2012年，思科（Cisco）以2.17亿美元收购了Lightwire，2019年，又以6.6亿美元收购了Luxtera，以26亿美元收购了Acacia。Luxtera的数据通信硅光子收发器市场占有率为35%，而Acacia则是长距离硅光子收发器的主要供应商。服务器供应商英特尔在用于数据通信的硅光子收发器市场占有60%的份额。

这种垂直整合趋势还在继续，硅光子似乎是系统厂商进入收发器市场的一个机会。瞻博网络（Juniper Networks）就是一个很好的例子，该公司是路由器和交换机领域的领导者，它在2016年以1.65亿美元收购了Aurrion，并正在筹备400ZR硅光子收发器。富士通光网络（Fujitsu Optical Networks）正在推400ZR硅光子收发器。诺基亚则在2020年2月收购了Elenion。

多元化是业务平稳运营的关键。Inphi和NeoPhotonics等其它公司也提出了技术强大的硅光子收发器。HPE正在与多个合作伙伴开发硅光子开发平台。中国对5G和云数据中心也雄心勃勃。多家中国厂商正在通过与西方厂商的合作进入硅光子市场，例如，阿里云正在与Elenion合作，亨通光电在和Rockley Photonics合作，博创科技则与Sicoya建立合作。

硅光子光学收发器的出货量已达数百万只。它有望成为未来五年网络交换机的关键技术。对硅光子感兴趣的厂商多得惊人。硅光子已然成长为一个成熟的产业，并将在未来几年内实现新的应用。