近日，特约撰稿人瑞贝卡·普尔（Rebecca Pool）在《EETimes》发表的一篇行业洞察文章（《集成光子学的全球蓝图》），我们得以从中一窥集成光子学领域的未来。文章聚焦于荷兰PhotonDelta和麻省理工学院（MIT）微光子学中心联合发布的集成光子学系统路线图——国际版（IPSR-I）。这份路线图不仅是技术发展的指南，更是全球400多家行业参与者智慧的结晶，包括空中客车、Meta、NASA等重量级企业。
文章详细阐述了IPSR-I的重要性和影响，从技术挑战到全球供应链的构建，再到光子集成电路（PIC）批量制造的推动。PhotonDelta首席技术官Peter van Arkel强调了达成共识的挑战性和价值。文章还提到了技术瓶颈、异构集成问题，以及晶圆级测试和封装技术的重要性。
作者瑞贝卡认为IPSR-I是行业发展的关键，它不仅提供了技术发展的路线图，还促进了全球范围内的协作。路线图指出了行业发展的瓶颈，并强调了解决这些问题的必要性。此外，原作者还强调了硅光子工艺设计套件（PDK）的成熟对于加速芯片和封装发展的重要性。
图：PhotonDelta和MIT联合发布的集成光子学系统路线图国际版（IPSR-I）
在中国出海半导体网看来，集成光子学作为一项跨学科技术，其发展不仅依赖于单一的技术突破，更需要整个行业生态系统的协同进步。IPSR-I的发布，正是这种协同合作精神的体现，它为行业提供了一个共同的目标和方向。
根据市场研究机构IDTechEx的预测，全球硅光子学和PIC市场在未来十年内将实现超过一倍的增长，达到220亿美元的规模。这一预测不仅显示了市场的广阔前景，也反映了技术成熟度和应用领域的拓展。
技术瓶颈是行业发展的共性问题。文章中提到的异构集成问题，涉及到激光器、探测器、波导和调制器等多个方面，这些都是集成光子学发展的关键组件。解决这些问题，需要行业内的深度合作和持续的技术创新。
正如IDTechEx技术分析师James Falkiner所指出的，全球各地的设计公司、人才和制造公司需要共同努力，以确保PDK与制造的产品真正匹配，并缩短制造周转时间。这种协作不仅能够加速技术的发展，还能够推动整个行业的标准化和规模化生产。
数据通信和AI数据中心是PIC市场的主要驱动力。随着数据量的爆炸性增长，对于高性能收发器的需求也在不断上升。此外，自动驾驶汽车和LiDAR传感器的发展也为PIC市场带来了新的增长点。
文章还中提到，已经有代工厂实现了满负荷生产光子晶圆，预示着产业规模的扩大和产量的增加。随着技术的成熟和市场的扩大，集成光子学有望在未来几年内实现数十亿美元的收入。
总而言之，IPSR-I的发布，不仅是对集成光子学行业的一次全面审视，更是对未来发展方向的明确指引。随着技术的不断进步和市场的持续扩大，集成光子学无疑将成为推动全球科技进步的关键力量。作为行业观察者，我们有理由相信，通过全球范围内的协作和创新，集成光子学将开辟出新的技术领域，为社会带来更多的可能性。
下面附上原文全文翻译，或者您也可以点击链接阅读英文版原文：
今年早些时候，总部位于荷兰的集成光子学产业中心PhotonDelta和麻省理工学院(MIT)微光子学中心发布了最新的集成光子学系统路线图——国际版(IPSR-I)。该路线图汇集了400多家行业参与者的意见，包括空中客车、Meta、NASA、杜邦电子、通用汽车、欧洲航天局和VodafoneZiggo，确定了技术挑战并阐述了如何构建全球供应链以推动光子集成电路(PIC)的批量制造发展。正如PhotonDelta首席技术官Peter van Arkel所说：“达成共识很有挑战性……[但]绝对值得。”
上一版IPSR-I于2021年交付。据van Arkel介绍，新版本紧随PIC的快速发展，提供了对许多行业的洞察，包括航空航天、数据通信和新兴的农业食品与3D传感-LiDAR领域。从路线图来看，van Arkel还表示，技术瓶颈“无处不在”，异构集成仍是一个棘手且普遍的问题。
“我们谈论的是激光器、探测器、波导和调制器，还有光子学和电子学；这些都需要更紧密地结合在一起——这涉及到所有应用，”他说。“这是路线图的核心信息之一。”
据van Arkel介绍，该路线图还表明，解决晶圆级测试和封装难题将有助于推动制造规模的增长，而硅光子工艺设计套件(PDK)的成熟对于加速芯片和封装发展是必要的。
PhotonDelta和麻省理工学院微光子学中心共同制定的全新集成光子学路线图将推动PIC制造向前发展。
描绘未来
IPSR-I路线图将受到业内许多人的欢迎，技术分析师预计硅光子学和PIC将实现强劲增长。例如，IDTechEx预测，未来十年全球市场规模将增长一倍以上，达到220亿美元。
IDTechEx技术分析师James Falkiner认为，这样的路线图为任何决定是否投资光子学行业的组织提供了关键见解。“尝试将全球所有人聚集在一起[在路线图中]也是一个好主意，”Falkiner说。“我们在美国有设计公司，在欧洲有人才，在亚洲有光子学制造公司——比如GlobalFoundries和三星。归根结底，这个行业是全球性的。”
与van Arkel的观点一致，并且正如路线图中所述，Falkiner指出，需要确保PDK与制造的产品真正匹配，并解决光子学行业相对较长的制造周转时间问题。
“如果你能将一年的周期缩短到三个月——就像电子行业一样——那么你就可以更快地开始改进芯片，”他说。“我们确实需要电子制造、代工厂和光子学之间更多的合作。行业需要共同寻找解决方案，制定路线图……在这里很重要。”
那么PIC的重大市场驱动力在哪里呢？Van Arkel指出，数据通信和AI数据中心是主要驱动力，并指出“目前每家电信供应商都在为这些应用开发集成光子学”。他还认为，自动驾驶汽车的兴起以及随之而来的对LiDAR传感器的需求可能会在未来几年引发PIC市场的大幅增长。
Falkiner还预计，对LiDAR的不断增长的需求将推动PIC制造，5G电信也是如此。然而，他认为，真正的市场胜利集中在当今对高性能收发器前所未有的需求上，这些收发器基于硅光子学和PIC，可以支持AI加速器和数据中心所需的海量数据速率。Jabil-Intel、Coherent和Infinera等主要行业参与者正在其收发器中使用PIC，而总部位于中国的Innolight已经凭借其基于PIC的收发器达到了惊人的1.6 Tbps速度。
“这些收发器可以达到800G的最高速度，到明年年初将以1.6 Tbps的速度传输数据，到2026年将达到3.2 Tbps，”Falkiner说。“它们正在促进为ChatGPT[和] Microsoft Copilot提供支持的大型AI加速器机架之间的高效、高带宽通信——并且正在获得数十亿美元的投资。”
Falkiner预计PIC技术将继续用于高性能收发器，而对高性能收发器的需求将持续到未来。正如他所指出的，Nvidia的GPU都供不应求，每个GPU都需要大约两个800G收发器来传输数据。
他补充道：“我们正在关注全球大约15,000个数据中心，每个数据中心将使用数十万台加速器，最终导致收发器需求大幅增加。”
鉴于这些行业发展，扩大PIC的生产规模肯定是未来的事情。正如van Arkel所说：“我们已经拥有满负荷生产(光子)晶圆的代工厂；我认为这已经是相当高的产量了。……你可以很容易地想象，很快光子芯片制造将带来数十亿美元的收入。”
当然，IPSR-I全球路线图可以帮助推动行业朝着正确的方向发展。“我们知道大家对此很感兴趣，”van Arkel说。“它引发了关于集成光子学的大量讨论……路线图的核心是光子学行业团结起来应对核心挑战的全球方法。”
