近日，市场研究机构YOLE Group表示，硅光子市场正在蓬勃发展，年均复合增长率超过40%，如果TFLN（薄膜铌酸锂）技术在成本和性能方面达到平衡，其快速扩张的速度只会更快。
硅光应用前景可观
自1985年问世以来，硅光子已发展成为一种通用技术，整合了基于CMOS的材料、设计和封装，从而在光模块市场占据主导地位。尽管目前已得到广泛应用，但硅光子仍在快速发展，应用领域不断拓展。在未来十年，行业整合很可能会发生，不过其广泛的潜在用途仍将持续推动其增长。
由于基于处理器的传统架构面临物理限制，硅光子技术在满足数据中心需求（尤其是AI和ML）方面的作用至关重要。硅光子技术实现的高速通信是支持更快计算的关键。不断增长的带宽需求不仅推动了硅光子技术的进步，也推动了铌酸锂薄膜技术的发展，从而提高了网络中的数据容量。
光子集成电路，特别是绝缘体上硅（SOI）和绝缘体上铌酸锂（LNOI），为具有大容量可扩展性的应用提供了多功能平台，特别是在数据中心方面，中国公司正在成为新的领导者。另外，由于硅的性能稳定，电信是另一个大批量应用领域。
除此以外，光学激光雷达、3D集成、量子计算、光学陀螺仪，甚至医疗光子学都具有巨大的潜力，尽管有些应用面临技术和监管方面的挑战。未来，硅光子向可见光谱的延伸可能会带来更多创新应用。
2023年硅PIC（芯片）市场价值为9500万美元，预计到2029年将超过8.63亿美元，复合年增长率为45%（CAGR 2023-2029）。推动这一增长的主要因素是用于提高光纤网络容量的高数据速率可插拔模块。此外，对快速增长的训练数据集规模的预测表明，数据将需要在ML服务器中使用光学I/O来扩展ML模型。
中国是主要参与者
硅光子产业格局正在围绕不同参与者形成：积极参与硅光子产业的主要垂直整合参与者（如Innolight、Cisco、Marvell、Broadcom、Coherent、Lumentum、Eoptolink）；
初创企业/设计公司（如Xphor、DustPhotonics、NewPhotonics、OpenLight、POET Technologies、Centera、AyarLabs、Lightmatter、Lightelligence、Nubis Communications）；
研究机构（如加州大学伯克利分校、哥伦比亚大学、斯坦福工程学院、麻省理工学院）；
代工厂（如Tower Semiconductor、GlobalFoundries、Intel、AMF（Advanced Micro Foundry）、imec、TSMC、CompoundTek）；
以及设备供应商（如Applied Materials、ASML、Aixtron、ficonTEC、Mycronic Vanguard Automation、Shincron）。所有这些参与者都为显著增长和多元化做出了贡献。
许多初创企业正在推进硅光子技术，瞄准高速光模块、光互连和激光雷达等特定领域。大学和研究机构是重要的贡献者，经常与行业伙伴合作推动创新。代工厂通过提供制造、工艺开发和商业生产能力，扩大硅光子技术的应用范围。设备供应商发挥着关键作用，提供生产高性能光器件所需的精密工具。
中国在硅光子领域取得了显著进展，正在缩小与西方公司的差距。同时专注于国内创新，并加快高速光通信产品的研发，这一进展使中国成为该领域的主要参与者。
旭创科技是光模块领域的领导者，拥有先进的硅光子技术，为数据中心和人工智能应用提供高速光模块，计划在2024年出货300万个硅光模块。华为正在将硅光子纳入数据中心和网络，并与学术界合作将该技术商业化。其他中国公司，包括Xphor（羲禾科技）、Centera Photonics、光迅科技、仕佳光子、新易盛和海信宽带等正在努力改进高速硅光子解决方案。
三种材料平台之争
到2026-2027年，在下一代人工智能集群和云数据中心的推动下，预计将过渡到每通道200G的速度。这一转变建立在400G/lane激光器和其他组件的持续开发基础之上，这将为实现极高的单端口以太网速度（3.2T甚至更高）开辟一条道路。
与此同时，面向未来的高速光通信，主要有三种材料平台：
绝缘体上硅（SOI）：先进的电光（EO）调制器材料对于SOI支持400G/通道至关重要，不过也增加了复杂性和成本。将SOI与薄膜铌酸锂（TFLN）或钛酸钡（BTO）等材料集成可以实现高带宽，但成本高昂，预计在2032-2033年左右具有经济可行性。SOI上的TFLN调制器可能是一个短期的解决方案，尽管存在锂污染和集成成品率的挑战。一个广泛的工业生态系统正在努力增强基于SOI的硅光子技术。
绝缘体铌酸锂 (LNOI)：LNOI的薄膜结构是线性可插拔光学器件(LPO)、线性重定时光学器件(LRO) 和相干光学器件等超高带宽应用的理想选择。Hyperlight、Liobate、AFR和Ori-chip 等主要厂商已开发出TFLN光子集成电路(PIC)，与 SOI 竞争。虽然初期成本和有限的产能可能会成为障碍，但TFLN是预计在2027-2028年实现3.2T可插拔模块的关键材料。
磷化铟（InP）：InP 擅长在芯片上集成激光器和放大器等有源光子元件，降低了组装复杂性，但目前成本较高，产量有限。到2029年，InP可能成为SOI和LNOI的有力竞争者，尤其是在相干光应用方面。Infinera、Lumentum、Smart Photonics、Effect Photonics和Bright Photonics等公司在InP PIC技术领域处于领先地位。
数据中心和网络对可扩展、高能效和高成本效益的光学解决方案的需求为SOI（TFLN、BTO 和聚合物）、LNOI和InP平台之间的激烈竞争创造了条件。每种平台都具有独特的优势和挑战，塑造了IM-DD或相干可插拔模块的未来，并影响着更广泛的光通信领域。
