Tendința de dezvoltare a pieței de circuite integrate fotonice
Jun 11, 2019
Sistemul fotonic integrat (PIC) reduce complexitatea, îmbunătățește fiabilitatea și construiește o nouă structură de rețea cu mai multe noduri la un cost mai mic decât prelucrarea optică-electrică optică tradițională discretă. Deși se află încă în stadiul de dezvoltare primară, acesta a devenit o tendință majoră de dezvoltare a dispozitivelor optice. Integrarea monolitică PIC a crescut rapid, iar materialele pe bază de siliciu câștigă impuls. Modelul de dezvoltare industrială este diversificat, lanțul industrial este construit în mod continuu, iar progresul noilor produse și aplicații este, de asemenea, în continuă dezvoltare. Concentrația mare a producătorilor înrudite este scăzută, iar rezervele Chinei sunt destul de slabe. Prin urmare, este foarte necesar să se accelereze dezvoltarea tehnologiei de bază a comunicării și să se îmbunătățească competitivitatea internațională.
În primul rând, integrarea hibridă este dominantă, iar integrarea monolitică crește semnificativ
PIC poate fi împărțit în integrare monolitică și integrare hibridă, în funcție de faptul că componentele integrate utilizează același material. Integrarea hibridă utilizează materiale diferite pentru a implementa dispozitive diferite, iar aceste componente funcționale diferite sunt fixate pe un singur substrat. Beneficiul integrării hibride este acela că fiecare dispozitiv este fabricat din cel mai potrivit material pentru o performanță mai bună, dar necesită o ajustare exactă a poziției și o fixare pentru integrarea componentelor, sporind complexitatea pachetului și limitând integrarea. Integrarea monolitică realizează funcțiile așteptate pe un singur substrat, care este compact și fiabil, dar are încă o mare dificultate tehnică. Integrarea hibridă este în prezent tehnologia de integrare primară pentru integrarea fotonică, reprezentând majoritatea veniturilor pe piața globală ale PIC, și se așteaptă să continue în următorii câțiva ani. Cu toate acestea, integrarea monolitică este un obiectiv pe termen lung al industriei și crește în ritm rapid. Este de așteptat ca rata anuală de creștere compusă să atingă 26,5% între 2015 și 2022.
În al doilea rând, materialele de preparare sunt bogate și diverse, iar ritmul de dezvoltare pe bază de siliciu este puternic.
Materialele de preparare fotonice integrate sunt bogate și variate, incluzând următoarele categorii: niobat de litiu, polimer, sticlă optică, siliciu pe izolator (SOI), dioxid de siliciu / siliciu, oxid nitruri de siliciu / dioxid de siliciu și semiconductori compuși tri-cinci. . În prezent, fosfura de indiu (InP) și SOI împreună ocupă corpul principal al veniturilor de pe piață. Poziția dominantă a InP se datorează în principal capacității sale de a integra funcțiile optoelectronice în chips-uri de sistem optice. Platforma de fabricare pe bază de siliciu PIC se poate baza pe infrastructura de fabricare a cipurilor microelectronice care a fost construită în ultimii 50 de ani și a investit sute de miliarde de dolari. Utilizează tehnologia de circuit integrat semiconductor matură și avansată pentru a îmbunătăți nivelul de industrializare optică integrată și producția la scară largă la scară largă. . Deși fotoni de siliciu se confruntă încă cu multe blocaje tehnice, acestea sunt depășite unul câte unul sub forța centripetală a întregii industrii. Industria are, de asemenea, o mare încredere în utilizarea comercială la scară largă a fotonilor de siliciu. În special, aplicarea pe distanțe scurte a centrului de date a făcut fotoni de siliciu să găsească un loc de utilizat. Potrivit firmei de cercetare de piață Yole Développements, centrele de date și alte câteva noi aplicații vor aduce până în 2025 miliarde de dolari pentru fotoniile de siliciu.
În al treilea rând, modelul de dezvoltare este diversificat, iar lanțul industriei este construit în mod continuu.
Din 2010, tehnologia de integrare fotonică a intrat într-o perioadă de dezvoltare rapidă. Tehnologia de integrare a tehnologiei fotonice are în principal următoarele moduri de dezvoltare: În primul rând, finanțarea națională a proiectelor, cum ar fi "Institutul AIM fotonică" reglementat de Departamentul Apărării al SUA, și organizația de cercetare și dezvoltare finanțată de Oficiul Cabinetului Japonez " de sistem de fuziune fotoelectron ". Dezvoltare (PECST), etc .; al doilea, investiții uriașe de la giganți IT cum ar fi Intel și IBM; în al treilea rând, întreprinderile mici se bazează pe capitalul de risc încă din stadiu incipient, iar ulterior sunt investite de întreprinderi mari și continuă să investească, acest model a devenit un model important de dezvoltare; În cele din urmă, există unele startups noi, cum ar fi Acacia și SiFotonics.
Industria tehnologiei de integrare a fotonilor este în curs de dezvoltare, iar lanțul industriei este în continuă construcție. În prezent, acesta a acoperit inițial instituțiile de cercetare tehnologică, furnizorii de instrumente de proiectare, distribuitorii de module de dispozitive, Foundry, companiile IT, furnizorii de echipamente de sistem, utilizatorii și alte linkuri. Cu toate acestea, lanțurile de alimentare integrate fotonice rămân în continuare în spatele circuitelor integrate (IC), în special în ceea ce privește software-ul și ambalajul.
În al patrulea rând, mulți producători au o concentrație scăzută, iar dimensiunea producătorilor americani este dominantă.
PIC de pe piața globală se dezvoltă bine. Dimensiunea pieței a atins 270 milioane USD în 2015. Se preconizează că va continua să crească la o rată anuală de creștere compusă de 25,2% între 2018 și 2024 și va depăși 1 miliard de dolari până în 2021.
Piața globală a PIC este foarte fragmentată și caracterizată de un număr mare de participanți. Principalele companii de pe piața PIC includ Finisar (SUA), Lumentum (SUA), Infinera (SUA), Ciena (SUA), NeoPhotonics (SUA), Intel (SUA), Alcatel-Lucent Huawei (China), etc., a cărui dimensiune este dominată de producătorii americani. În general, tehnologia Chinei de integrare a fotonului este încă în fază incipientă, iar problemele proeminente care limitează dezvoltarea tehnologiei de integrare a fotonilor în China includ fragmentarea disciplinelor și a cercetării, lipsa talentelor, lipsa cercetării și designului arhitecturii sistemului, cercetarea și dezvoltarea slabă a procesului echipamente, lipsa de standardizare și standardizare. Platforma tehnologică de integrare a tehnologiei fotonice, precum și tehnologia de ambalare a cipurilor și analiza testelor din spatele acesteia. Din fericire, domeniul este încă în proces de restructurare a activelor. Două fuziuni și achiziții majore au avut loc în acest an. În luna martie, Lumentum a achiziționat Oclaro, urmată de achiziția finisarului de la II-VI. Dacă profităm de oportunitatea de a avansa structura, organizarea meticuloasă și investițiile cheie, aceasta va crea o bună oportunitate pentru dezvoltarea industrială.
V. Progresul în produse și aplicații noi
În plus față de aplicațiile tradiționale, tehnologia fotonic integrată a cipurilor are multe ramuri emergente importante, inclusiv chips-uri fotonice integrate cu microunde și chips-uri fotonice de înaltă performanță.
Cipul fotonic integrat cu microunde implementează în principal procesarea semnalului RF în domeniul optic și funcția sa poate acoperi întregul lanț de semnale RF al sistemului fără fir, cu o precizie mai mare, o lărgime de bandă mai mare, o flexibilitate mai mare și o capacitate de combatere a interferențelor și este considerată o platformă competitivă de tehnologie wireless de ultimă generație. În prezent, există aproximativ 850 de companii implicate în cercetarea și dezvoltarea fotonicii cu microunde în Rusia, iar UE dezvoltă în comun un nou cip de transmițător cu un milimetru de milimetri, de 28GHz, de milimetru.
Calculul fotonilor este considerat unul dintre modurile eficiente de a rupe Legea lui Moore, cu caracteristici de calcul paralelale de dimensiuni paralele. În 2016, MIT a propus teoria folosirii fotonilor în loc de electroni ca o arhitectură de procesare a computerelor. În 2017, Optalysys din Marea Britanie a lansat prima generație de computere super-fotonice de înaltă performanță. Pe lângă computerele tradiționale de înaltă performanță, chips-urile fotonice vor fi, de asemenea, arhitectura hardware pentru viitoarea computere AI și vor fi unul dintre candidații pentru computerele cuantice viitoare.
Pe scurt, PIC se află încă în stadiul de dezvoltare primară, însă tendința de dezvoltare a dispozitivelor optice a devenit inevitabilă, iar viteza de dezvoltare din ultimii ani este, de asemenea, evidentă. Odată cu descoperirea tehnologiilor cheie cheie, cum ar fi pregătirea materialelor de bază, proiectarea structurii dispozitivelor, procesul de producție centrală și creșterea rapidă a cererii industriale, în special interconexiunile optice, sistemele de transmisie de mare viteză ultra-100 Gbit / s și terminalele de acces FTTH sunt mici și scăzut. Cu un consum puternic de energie și un cost redus, PIC va introduce o dezvoltare mai rapidă în următorii câțiva ani. Integrarea și capacitatea de producție pe scară largă vor crește treptat, costul va continua să scadă, lanțul industriei va fi îmbunătățit în continuare, iar dispozitive optice, echipamente de sistem și chiar dispozitive optice vor fi declanșate. O schimbare majoră în rețea și aplicații.