硅光子技術是基于硅材料，利用現有CMOS工藝進行光器件開發與集成的新一代通信技術。

硅光子技術的核心理念是“以光代電”，將光學器件與電子元件整合到一個獨立的微芯片中，利用激光作為信息傳導介質，提升芯片間的連接速度。

隨著流量的持續爆發，芯片層面的“光進銅退”將是大勢所趨，硅光子技術有望實現規模商用化。

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定義：初識硅光子技術

硅光子技術，是讓光子作為信息載體，實現信號傳輸的安全性和可靠性，是一項面向未來的顛覆性、戰略性和前瞻性技術。

集成電路的發展沿著摩爾定律已趨于極限，硅光子技術是超越摩爾研究領域的發展方向之一。

通過硅光集成，用光代替原來的電進行傳輸，成本有可能降低到原來的十分之一甚至更低。

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需求：當下傳統芯片到達天花板

隨著物聯網、大數據等應用的快速發展，全球數據流量呈快速增長態勢，對傳輸的需求也逐漸提升。

目前，傳統光模塊主要利用III－V族半導體芯片、電路芯片、光學組件等器件封裝而成，本質上屬于“電互聯”范疇。隨著晶體管加工尺寸逐漸縮小，電互聯將逐漸面臨傳輸瓶頸。

目前，對于傳統的三五族半導體光芯片，25Gbps已接近傳輸速率的瓶頸，進一步提升速率需要采用PAM4等技術。

隨著高速光模塊在數據中心的大量運用，傳統III－V族半導體的光芯片將面臨并行傳輸、三五族磊晶成本高昂等問題。

在此背景下，硅光子技術應運而生，成為III－V族半導體之外的一大選擇。

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技術：超高精度＋速度＋市場的硅光子

硅光子是一種令人振奮的技術，是基于硅和硅基襯底材料（如 SiGe／Si、SOI 等），利用現有 CMOS 工藝進行光器件開發和集成的新一代技術，結合了集成電路技術的超大規模、超高精度制造的特性和光子技術超高速率、超低功耗的優勢，是應對摩爾定律失效的顛覆性技術。這種組合得力于半導體晶圓制造的可擴展性，因而能夠降低成本。

硅光子架構主要由硅基激光器、硅基光電集成芯片、主動光學組件和光纖封裝完成，使用該技術的芯片中，電流從計算核心流出，到轉換模塊通過光電效應轉換為光信號發射到電路板上鋪設的超細光纖，到另一塊芯片后再轉換為電信號。

硅光子（SiP）實現廉價且規模生產的光連接，從根本上改變光器件和模塊行業。

未來三五年內，這種情況還不會發生，但硅光子技術可能在下個十年證明它是破壞性。

基于硅光子的光連接與電子ASIC、光開關，或者（可能）新的量子計算設備的集成，將打開一個廣闊的創新前沿。

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發展：硅光子芯片將呈現爆炸式成長

光子芯片主要是將無數個光學系統整合在芯片上，就如同現今的半導體芯片，但將利用超微透鏡取代電晶體并以光子來進行運算。光子芯片與傳統的半導體芯片相比，具有更高的運算效率以及訊息傳輸量，也兼具耗能低、運行過程中產生較少的熱，所以無須復雜的散熱設計等優點，因此被認為在未來可延續摩爾定律，傳承舊有硅芯片的發展。

在眾多光子技術中，硅光子及其相關技術憑借其使用成本較低的硅與硅基襯底材料，并結合既有且技術成熟的CMOS技術，使其極其受到青睞，自2015年IBM公司研制硅光學芯片后，使該技術呈現爆發式的成長，并使該技術自實驗室走入市場，吸引微軟、亞馬遜及Facebook等公司的青睞，因為這些公司的數據中心常在云端資料連結并處理巨量的資料時，受限于傳統的銅線以及低速光纖的傳輸量，造成運行效率低落。

預計到2022年，硅光子光收發器市場將超20億美元，在全球光收發器市場中占比超20％。從出貨量來看，到2022年，硅光子光收發器在總光收發器出貨量中的占比將不到2．5％。這些產品中的大多數將是高端產品－－100G或以上速率，因此定價也相對較高。

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競爭：世界硅光子產業正蓄勢待發

由于這一技術未來將在數據通信、生化醫療、自動駕駛、國防安全等大顯身手，硅光子技術正成為資本市場的寵兒，歐美一批傳統集成電路和光電巨頭通過并購，正迅速進入硅光子領域搶占高地，以傳統半導體強國為主導的全球硅光子產業格局悄然成形。

光芯片無需改變二進制計算機的軟件原理，但可以輕易實現極高的運算頻率，同時能耗非常低，不需要復雜的散熱裝置。但因技術上的原因，直到21世紀初開始，以Intel和IBM為首的企業與學術機構率先重點發展硅芯片光學信號傳輸技術，期望能用光通路取代芯片之間的數據電路。

在投入廠商方面，除Intel、IBM、思科等，因硅光子技術涵蓋半導體技術與光學技術，加上此技術帶來大量數據或訊息交換的應用，將會改變傳統通訊產業運作模式，Mellanox 、Luxtera等光通信公司及設備商華為等公司皆投入相關研究。

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國內：曲折發展一路向前

2015年4月9日，美國商務部發布報告，決定拒絕英特爾向中國的國家超級計算廣州中心出售至采用硅光子技術“至強”（XEON）芯片用于天河二號系統升級的申請；

對于突然實行至強芯片禁運的原因，美國方面給出的解釋是這4家中國超算中心從事“違反”美國國家安全或外交政策利益的活動；

隨即2016年3月7日，中興通訊首度遭受美國商務部制裁，不僅不允許其在美國國內采購芯片，并要求供應商全面停止對中興的技術支持，制裁條款整整實行的1年；在當時，美國著名硅光子公司ACACIA每年25％硅光子模塊的產量都是銷往中興通訊。

2017年，上海市政府將硅光子列入首批市級重大專項，投入大量經費，布局硅基光互連芯片研發和生產，目的打造硅光子芯片全產業鏈，掌握關鍵核心技術，讓國內企業擺脫對國外光芯片供應商的依賴。

年底工信部發布的《中國光電子器件產業技術發展路線圖（2018－2022年）》中指出，目前高速率光芯片國產化率僅3％左右，要求在2022年中低端光電子芯片的國產化率超過60％，高端光電子芯片國產化率突破 20％。

到了2018年1月，國內第一個硅光子工藝平臺在上海成立，可以提供綜合集成技術的流片服務，流片器件及系統性能指標與國際最優水平相當，流片速度相比國外的流片代工線，速度快了一倍，只需3個月。

隨著流量的持續爆發，芯片層面的“光進銅退”將是大勢所趨，硅光子技術有望實現規模商用化。