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在人工智能和數據通信收發器需求激增的推動下，硅光子學和光子集成電路(PIC)市場正在經歷強勁增長。業界的主要參與者——如英特爾(Intel)、相干(Coherent)和Infinera，都紛紛在其收發器中積極地采用PIC。
硅光子學和光子集成電路的優勢和挑戰是什么?
市場調研機構IDTechEx在最新發布的一份《硅光子學和光子集成電路2024-2034：市場、技術和預測》報告中，對光子集成電路PIC市場進行了深入的調查，并將用于人工智能的光子收發器確定為一個新興細分市場，很快將成為PIC需求的最大來源。
IDTechEx指出，光子集成電路(PIC)市場8%的復合年增長率將受到量子、5G、激光雷達、傳感器(如生物傳感器和氣體傳感器)和人工智能數據通信應用的推動。
光子集成電路(PICs)是由硅(玻璃)、硅或磷化銦等材料制成的微小光學系統。從復雜的光學設計，到能夠探測周圍空氣中不同化合物和分子的人造鼻子……PICs可以實現一切，從允許數十億位信息在糖果棒大小的包裝中發送和接收的復雜光學設計，到可以探測周圍空氣中不同化合物和分子的人造鼻子。
通過利用在CMOS芯片上數十億美元的投資，光子集成電路(PIC)可以釋放出超越摩爾定律的新處理擴展潛力。然而，PICs市場仍然面臨重大挑戰，如材料限制、集成復雜性和成本管理。需要大量的需求，來抵消設計和制造PIC的初始成本，并且生產前置時間可能需要數月。
未來的PIC材料是什么？
未來的PIC材料種類繁多。目前大多數市場使用硅和硅基PICs進行光傳播；然而，作為一種間接半導體，硅不是一種有效的光源或光電探測器。因此，硅通常與III-V材料結合用于光源和光探測。
硅的市場主導地位將持續下去。然而，薄膜鈮酸鋰(TFLN)由于其適度的波克爾斯效應和低材料損耗，正在成為未來需要高性能調制的應用的有力競爭者，例如量子系統或潛在的高性能收發器。
單片磷化銦(InP)由于其探測和發射光的能力而繼續成為主要的參與者。此外，人們正在探索鈦酸鋇(BTO)和稀土金屬等創新材料在量子計算和其他尖端應用中的潛力。
人工智能如何改變對硅光子學和PICs的需求？
人工智能(AI)的興起，刺激了對高性能收發器的空前需求，這些收發器能夠支持人工智能加速器和數據中心所需的大量數據速率。硅光子學和PICs處于這場革命的最前沿，它們能夠以1.6Tbps甚至更高的速度傳輸數據。正如英偉達最新的Blackwell CPU所顯示的那樣。
根據IDTechEx的研究，每個GPU需要大約兩個800G收發器，對高效、高帶寬通信的需求，對人工智能來說變得越來越重要，將硅光子學和PIC定位為人工智能驅動的未來的重要組件。
PIC收發器發展的最大驅動力是人工智能，因為高性能的人工智能加速器將需要更高性能的收發器，預計到2026年將達到3.2Tbps的收發器。
未來的應用有哪些?
硅光子學和PICs的其他應用各不相同——從高帶寬芯片對芯片互連到先進封裝和共封裝光學。這些技術正在為下一代計算鋪平道路。
光子引擎和加速器：使用某些光子組件，如馬赫-曾德干涉儀，并通過光電互連控制這些組件，可以設計和制造高性能處理器和可編程PIC設備，從而釋放比單獨使用電子加速器更高的性能。
基于PIC的傳感器：某些PIC材料(如氮化硅)，可以用于一系列不同的傳感器，從氣體傳感器到“人造鼻子”。醫療傳感器行業可能會利用光學元件小型化的優勢，將其集成到PIC設備中，這可能會在即時診斷或可穿戴設備中得到應用。
浙公網安備 33010602000006號
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