
硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新技术,结合了CMOS超大规模逻辑、超高精度制造特性和光子技术超高速率、超低功耗的双重优势。
传统光器件主要基于III-V族半导体、晶体等材料。以有源器件普遍采用的磷化铟(InP)和砷化镓(GaAs)材料为例,属于稀有材料,成本高,且难以制作电子元件,光、电器件需要独立的制造平台。与传统光器件相比,硅光子技术具备以下优势:第一,硅基材料成本低,并可利用CMOS在集成电路领域的投资、设施和经验,大幅提高光器件制造工艺水平,进一步降低成本;第二,硅基材料阻抗低,器件驱动电压低,从而功耗较低;第三,硅基材料及技术可以提供光子和电子的统一制造平台,为芯片级光电集成提供途径,进一步减小系统设备的成本和尺寸。
虽然硅光子产品的研发投资和销售额仍小于III-V族材料,在产品性能、工艺、成本等方面仍面临一定挑战,但基于其在成本和功耗方面的优势有望成为未来光器件的主流技术。根据Yole预测,数据中心和自动驾驶、生物化学传感等新应用将推动硅光子市场规模从2015年的4000万美元快速增长至2025年的数十亿美元。根据Yole Group的报告,2027年用于数据通信的硅光模块市场份额将从目前的20%提高到30%,市场规模从2021年的1.51亿美元增长到2027年的9.72亿美元,CAGR达36%。国外公司如Intel、Cisco等已经在硅光子技术领域耕耘多年,占据一定的先发优势。国内外其他同业公司也在积极投入硅光子技术研发。
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