2030年光子集成電路市場(chǎng)展望

  ICC訊  到這個(gè)十年末，哪些市場(chǎng)將成為光子集成電路（PIC）的主要應(yīng)用市場(chǎng)？PIC行業(yè)面臨哪些挑戰(zhàn)？

  在上月于荷蘭埃因霍溫舉行的歐洲PIC峰會(huì)活動(dòng)上，一個(gè)小組會(huì)議探討了2030年光子集成電路的市場(chǎng)將會(huì)是什么樣子。

  目前，PIC市場(chǎng)主要由數(shù)據(jù)通信和電信主導(dǎo)。然而，新興的應(yīng)用領(lǐng)域包括醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備、光計(jì)算、自動(dòng)駕駛汽車以及石油、天然氣、水和農(nóng)業(yè)行業(yè)的傳感應(yīng)用。

  LightCounting市場(chǎng)研究公司參加歐洲PIC峰會(huì)小組討論時(shí)，分享了兩個(gè)預(yù)測(cè)圖表。其中一個(gè)展示了LightCounting最新的以太網(wǎng)模塊預(yù)測(cè)，強(qiáng)調(diào)了未來五年內(nèi)預(yù)期的快速增長(zhǎng)，包括1.6Tbps和3.2Tbps可插拔模塊的采用情況。另一個(gè)圖表則顯示了硅光子學(xué)如何獲得市場(chǎng)份額，并預(yù)計(jì)到2029年將占據(jù)所有光收發(fā)器近一半的份額。

  因此，LightCounting認(rèn)為，到2030年，數(shù)據(jù)通信和電信仍將是PIC的主要市場(chǎng)，這并不奇怪。此外，人工智能給光學(xué)行業(yè)帶來的挑戰(zhàn)意味著光電子技術(shù)的發(fā)展將繼續(xù)推動(dòng)PIC市場(chǎng)的整體發(fā)展。

  在歐洲PIC峰會(huì)小組討論之前，《Gazettabyte》尋求了一些業(yè)界觀點(diǎn)。什么有助于PIC領(lǐng)域的進(jìn)步，PIC行業(yè)應(yīng)該關(guān)注什么？關(guān)于2030年的PIC市場(chǎng)又有哪些看法？

  被咨詢者主要集中在數(shù)據(jù)通信和電信方面。但Coherent公司的CTO Julie Eng還涵蓋了新興的光子市場(chǎng)，而Mehdi Asghari是專注于激光雷達(dá)市場(chǎng)的硅光子初創(chuàng)公司SiLC Technologies的CEO。

  新興的PIC市場(chǎng)

  Infinera創(chuàng)始人、隱身初創(chuàng)公司AttoTude創(chuàng)始人及CEO Dave Welch表示，用于數(shù)據(jù)通信和電信的PIC正在蓬勃發(fā)展，而用于激光雷達(dá)和傳感領(lǐng)域的PIC則是正在快速興起的應(yīng)用，并且具有相當(dāng)大的市場(chǎng)需求量。

  “數(shù)據(jù)通信和電信將在可預(yù)見的未來占主導(dǎo)地位，”Welch說道?！拔也徽J(rèn)為會(huì)有其他同等規(guī)模的應(yīng)用出現(xiàn)。”

  研發(fā)總監(jiān)Maxim Kuschnerov指出，2030年并沒有那么遙遠(yuǎn)：“這最多相當(dāng)于兩個(gè)大的產(chǎn)品周期?！彼舱J(rèn)為數(shù)據(jù)通信和電信將繼續(xù)是PIC的主要市場(chǎng)。

  Coherent的Eng同意這一觀點(diǎn)：“PIC的主要驅(qū)動(dòng)力將是數(shù)據(jù)通信和電信，但如果你尋找額外的驅(qū)動(dòng)因素，健康監(jiān)測(cè)可能是一個(gè)。”

  Coherent在新冠疫情期間經(jīng)歷了醫(yī)用光學(xué)組件需求的增長(zhǎng)?！耙咔樵黾恿藢?duì)PCR（聚合酶鏈反應(yīng)）測(cè)試的需求，這促進(jìn)了我們的產(chǎn)品如光學(xué)濾波器和熱電冷卻器的需求增長(zhǎng)，”Eng說?！耙咔樽屓藗兏雨P(guān)注健康監(jiān)測(cè)，結(jié)合智能手表中先進(jìn)的健康監(jiān)測(cè)功能，人們對(duì)個(gè)人健康監(jiān)測(cè)的興趣也有所增長(zhǎng)?！?

  Eng指出，盡管新冠疫情后用于PCR檢測(cè)的組件銷售下降，但人們對(duì)個(gè)人健康監(jiān)測(cè)的興趣仍然很高。

  企業(yè)也在利用硅光子技術(shù)和半導(dǎo)體激光器來開發(fā)生物傳感應(yīng)用。“在某些情況下，這種應(yīng)用所需的硅光子PIC可能會(huì)相當(dāng)大，因?yàn)橥ǔＰ枰O(jiān)測(cè)多個(gè)波長(zhǎng)，”Eng說道。她還強(qiáng)調(diào)了潛在的市場(chǎng)需求量：“如果手表中的生物傳感技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，其需求量可能會(huì)超過數(shù)據(jù)通信收發(fā)器，并且所用的PIC也可能較大。因此，這是一個(gè)值得關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域。”

  “疫情的經(jīng)歷極大地推動(dòng)了即時(shí)檢驗(yàn)市場(chǎng)的發(fā)展，其中包括生物傳感器的應(yīng)用，”領(lǐng)先的生物傳感器研究員Laura Lechuga教授說道?！斑@是一個(gè)每年都在增長(zhǎng)的市場(chǎng)，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都有著密集的研究與開發(fā)活動(dòng)。毫無疑問，即時(shí)檢驗(yàn)將是診斷技術(shù)的未來?！?

  Kuschnerov也提到了健康監(jiān)測(cè)市場(chǎng)?！皹I(yè)內(nèi)在使用光學(xué)傳感進(jìn)行無創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)方面已經(jīng)做了很多工作，但尚不清楚這是否能通過FDA（美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局）批準(zhǔn)，”Kuschnerov說?！斑@可能會(huì)改變糖尿病患者的生活。”

  Rafik Ward是一名顧問，為包括即時(shí)醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)在內(nèi)的公司提供PIC開發(fā)服務(wù)。一家開發(fā)PIC技術(shù)的初創(chuàng)公司意識(shí)到它正在與低成本的即時(shí)診斷設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)。該初創(chuàng)公司面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是漫長(zhǎng)的開發(fā)周期和進(jìn)入醫(yī)療市場(chǎng)的難度。最終，該公司決定重新聚焦于通信領(lǐng)域。

  “新冠疫情讓我們意識(shí)到，我們的分銷和物流生態(tài)系統(tǒng)是多么脆弱，以及它對(duì)低成本勞動(dòng)力的依賴程度有多高，”SiLC的Asghari說道。在新冠疫情之后，勞動(dòng)力短缺問題持續(xù)存在，并推動(dòng)了倉(cāng)庫(kù)和物流自動(dòng)化的進(jìn)程。“對(duì)于我們激光雷達(dá)業(yè)務(wù)而言，這為機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化創(chuàng)造了巨大的需求，”Asghari說。

  另一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素是勞動(dòng)年齡人口的減少——每年大約減少1%——這是由于過去20年間工業(yè)國(guó)家的人口增長(zhǎng)率下降所致。

  “這是一個(gè)重大的問題，并且隨著時(shí)間的推移變得越來越關(guān)鍵，”Asghari表示。“如果機(jī)器人需要完成人類所做的工作，那么它們就需要像我們一樣看世界，而普通的攝像頭甚至3D成像儀并不能滿足這種需求?！?

  Kuschnerov認(rèn)為，最終氣體、石油、水質(zhì)及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)⑹褂霉鈱W(xué)傳感變體，但他預(yù)計(jì)這些領(lǐng)域的市場(chǎng)需求不會(huì)很高。

  另一個(gè)可穿戴市場(chǎng)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）眼鏡。這個(gè)大批量市場(chǎng)多年來一直被預(yù)測(cè)會(huì)出現(xiàn)，但實(shí)際上相關(guān)工作正在進(jìn)行中，例如為這類眼鏡開發(fā)衍射波導(dǎo)技術(shù)?！斑@里確實(shí)有研究在進(jìn)行，這不能忽視，但就目前而言，這個(gè)市場(chǎng)還不存在，”Kuschnerov說道。

  紅外傳感器在自主無人機(jī)戰(zhàn)爭(zhēng)中的應(yīng)用預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)。他說，正在烏克蘭和中東使用的軍用無人機(jī)正在改變現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)，這一發(fā)展已被主要軍事力量所注意到。

  用于機(jī)器人3D視覺的VCSEL將繼續(xù)保持重要地位?！拔磥韺⒊錆M這類（類似特斯拉的）機(jī)器人。我確信它們會(huì)需要VCSEL陣列，”Kuschnerov說道。

  PIC行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

  Ward表示，對(duì)于PIC來說，最優(yōu)先考慮的時(shí)是晶圓廠（fabs）需要縮短從設(shè)計(jì)定稿到芯片交付的周期時(shí)間。

  磷化銦晶圓廠通常能在六到八周內(nèi)完成芯片生產(chǎn)，而一些大型硅光子學(xué)晶圓廠則需要五個(gè)月。此外，芯片設(shè)計(jì)往往需要經(jīng)過兩到三次迭代才能投入生產(chǎn)。“磷化銦每一代都比硅光子學(xué)技術(shù)領(lǐng)先6個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間，這一點(diǎn)我們不應(yīng)該感到驚訝，”Ward說?！斑@只是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)問題?！惫韫庾訉W(xué)需要發(fā)展，以確保與磷化銦產(chǎn)品同時(shí)推出新一代通信產(chǎn)品。

  Ward還強(qiáng)調(diào)了改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)工具包（PDKs）的需求?！氨M管這方面正在改善，但由于PDKs不夠成熟，PIC客戶仍然需要做太多重復(fù)的工作，”他說。

  AttoTude的Welch指出，在過去的幾年里，PIC的價(jià)值在于集成光學(xué)器件，特別是激光器。然而，激光器的問題在于其與硅電路的環(huán)境兼容性。“如果我們期望更多的系統(tǒng)集成，這個(gè)問題需要得到改善，”Welch說。

  Lechuga教授表示，生物傳感器面臨的主要障礙之一是以低成本進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)?！皻W洲是否能夠提供這樣的生產(chǎn)能力將非常值得關(guān)注，”她說。

  另一個(gè)問題是PIC帶來的好處。對(duì)于Eng來說，PIC必須解決問題，并且比現(xiàn)有解決方案以更低的成本提供價(jià)值?！斑@是一個(gè)很高的要求，”Eng說?！肮鈱W(xué)技術(shù)專家必須了解擁有許多成熟技術(shù)的新市場(chǎng)。”

  獲取幫助

  Asghari提出了幾種光學(xué)行業(yè)和政府可以提供幫助的方式，而不僅僅是針對(duì)PIC。行業(yè)和政府必須采取審慎措施，以避免繁榮與蕭條的周期，或者至少不要助長(zhǎng)這種周期。。

  “我現(xiàn)在看到了AI炒作，這讓我回想起2000年代的經(jīng)歷，”Asghari說?！斑@對(duì)任何人都沒有幫助，而且嚴(yán)重阻礙了行業(yè)發(fā)展。”

  他還呼吁實(shí)現(xiàn)更加公平的貿(mào)易，但不是通過加征關(guān)稅的方式來達(dá)到這一目的。“我們需要公平，”他說，“我們的市場(chǎng)是開放的，我們遵循的規(guī)則不允許政府直接支持產(chǎn)業(yè)?！?

  但他指出，中國(guó)在這方面更加靈活和自主?！拔覀兊膽?yīng)對(duì)措施是對(duì)我們制造業(yè)所需進(jìn)口商品加征關(guān)稅，不幸的是，許多這些商品仍然來自中國(guó)?！币虼耍尮驹谖鞣礁菀走M(jìn)行生產(chǎn)，并幫助恢復(fù)基本的關(guān)鍵能力變得非常重要?！拔覀儜?yīng)該鼓勵(lì)投資而不是對(duì)其征稅，同時(shí)應(yīng)該激勵(lì)風(fēng)險(xiǎn)投資社區(qū)投資硬件，而這一點(diǎn)現(xiàn)在幾乎沒有人做了，”Asghari說道。

  人口減少和對(duì)自動(dòng)化的需求為光子行業(yè)提供了領(lǐng)先的機(jī)會(huì)?！暗捎谌狈ν顿Y，我們?cè)俅问チ藱C(jī)會(huì)，就像我們?cè)陔妱?dòng)汽車市場(chǎng)上的失利一樣，”他警告說。

  對(duì)于Asghari而言，需要的是長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光、穩(wěn)定性和公平性。

  原文：https://www.gazettabyte.com/home/2024/10/29/the-markets-for-photonic-integrated-circuits-in-2030.html