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后摩尔时代,光子芯片站上风口

2021-06-21 15:14
Ai芯天下
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前言:

光学将成为未来科技的核心,这是芯片问题的关键。光子科技是中国科技换道超车的大好机遇,消费光子的时代即将到来。从[传统]到[新兴],IT产业正处在“从电到光”的转换阶段。

作者 | 方文

图片来源 |  网 络

后摩尔时代,光子站上风口

随着硅芯片越来越逼近物理和经济成本上的极限,摩尔定律面临失效危机,集成电路发展悄然进入“后摩尔时代”。

摩尔定律面临失效危机,以光子技术为基础的创新应用开始在多领域展示全新的价值,围绕光子产业的投资掀起一股热潮。

作为电子学之后的新兴科学,光子技术在医疗、化工、能源、航空航天、国防等领域得到广泛应用,光子技术正迎来新一轮爆发时机,或擎起第四次工业革命大旗。

近年来,光子学和光子产业掀起了一股热潮。例如,光通信和互连技术在高速宽带网络、高性能计算、大数据、物联网等领域发挥了引领作用。

通信数据的快速增长对光电器件提出了更高的要求,推动着业界发展光子集成和光子芯片技术。

从传统到新兴,产业不断升级

目前,整个IT产业正处在“从电到光”的转换过程,现在正是集成光路发展的最佳时间点。

谁能率先在光芯片技术上实现突破,谁就能抢占光通信产业链的制高点。

面对汹涌而至的新一轮科技革命和产业变革,光子也成为中国实现未来技术超越和产业变革的重要抓手。

目前光子技术已经覆盖了信息产生、获取、传输、交换与处理等各个环节,并通过深度融合产生出智能驾驶、智能机器人、新一代通信等新的应用领域,呈现井喷式的发展态势。

光子产业最重要的市场是消费与国防,但是更进一步的光子技术还包括先进制造、新能源等新兴战略行业,所以也有着非常大的社会效应。

万物互联是人工智能的基础设施,5G是万物互联的基础设施,光电芯片是5G和万物互联的基础设施。

而光子产业未来市场前景增势显著:

①光子产业直接规模非常大,到2020年将会达到3200亿美元,就是盘子大。

②光子产业增长速率非常高,达到7%以上。

③光子产业杠杆效益非常大,它能够驱动超过2.6万亿美元产业规模。

这意味着,这个时代下,投资光电芯片即是投资人工智能基础设施,回报率自然也将迎高点。

当下,光子技术运用多在多媒体和智能终端、超级计算、军事安全等领域。

未来,随着光子技术的成熟,芯片封装成本的进一步降低,光子芯片将从服务器、大型数据中心、超级电脑等大型设备进入机器人、PC、手机等小型移动设备。

AI芯天下丨分析丨政策+资本助力,光子技术站上时代浪潮

光子芯片将爆发巨大潜能

伴随云计算、大数据和人工智能时代的来临,对信息处理速度和带宽的要求越来越高,光子作为信息载体可以指数倍提升信息传输速度及传输带宽。

可以预见,光子取代电子的趋势,光电子芯片极有可能成为未来整个信息产业的基石,是中国芯片发展必须力争的新赛道。

相对于电子驱动的集成电路,光子芯片有超高速率,超低功耗等特点,利用光信号进行数据获取、传输、计算、存储和显示的光子芯片,具有非常广阔的发展空间和巨大的潜能。

高技术壁垒决定高产业回报

光电子技术中所涉及的材料种类繁多,通过简单模型的叠加难以实现微结构集成。因此,光电子技术的标准化难度更大,光子集成技术的门槛也更高。

这种高技术壁垒也预示着,光子集成技术一旦取得突破实现规模化发展,将带来指数型增长的高产业回报。

市场研究公司MarketsandMarkets预计,到2023年,全球光子学市场的规模将从2017年的5200亿美元增长到2023年的7804亿美元,复合年增长率为7.0%。

基于光子技术的产品包括光芯片、光器件、光模块以及垂直集成的子系统。

用于光子集成的关键技术既有上游的基础材料、芯片设计制造技术,也有封装测试技术以及系统集成能力。

光子技术不仅是光通信设备、数据通信设备、无线通信设备、数据中心、超级计算、物联传感、人工智能等的关键基础,同时,它也广泛应用于智能手机、平板、可穿戴设备等消费电子领域中。

最近,华为公开了一项光芯片的发明专利,这意味着,国内将有可能摆脱光刻机的限制,在芯片领域实现弯道超车。

面对美国的限制,华为押宝光学芯片,这可以说是步险棋,但是华为成功了,在光子芯片领域,华为走到了行业前列。

最近,华为又公开了新的专利,这次的专利是在光子芯片领域,包括基板、包层等而且还有光学芯片的生产方法。

目前,在传统芯片领域,3nm、2nm制程工艺也都在研发,制程工艺不仅接近物理极限,而且制造难度、设计成本也都呈指数级增长趋势,所增加的成本很难被市场消耗,所以商业芯片领域或许将迎来一个新时代。

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技术前景带动产业投资

光子技术带来的超预期产业效果不仅吸引了业内厂商,同时也激发了产业资本的极大兴趣。

同时,国家对光电子产业发展的指导政策也明确给出了发展目标:中国光电子器件发展五年路线图(2018-2022)显示,2022年中低端光电子芯片国产化率要超过60%,高端光电子芯片的国产化率突破20%;

2022年国内企业占据全球光通信器件市场份额的30%以上,有1家企业进入全球前3名。

政策加持下,资本与企业纷纷抢攻这一领域。苹果、华为、英特尔、思科、IBM等国际巨头纷纷布局光芯片,国内市场也培育出了一批在细分产品领域实现突破的光芯片/光器件供应商。

目前,奇芯光电、源杰半导体、鲲游光电、鲁汶仪器、曦智科技、阿达智能、橙科微电子、锐思智芯、芯声智能、本源量子、洛微科技、赛富乐斯等在内的90余家半导体企业正在参与其中的各个环节。

面临光子时代的技术挑战

在芯片行业,中国的整体水平暂时落后于人。

而在诸如光学传感、生物光子和消费光子等新兴领域,中国与欧美日韩等发达国家差距较小,呈现出群雄逐鹿的态势。

因此,光子时代的到来,对中国来说是一个非常重要的机遇。

所以中国必须要攻克的就是以核心芯片为代表的核心技术,这是中国必须解决的问题。

在光电领域也是如此,中国本土也具备了较为完整的设备和模组产业链,但是上游的光电芯片主要依赖进口,国产替代前景广阔。

对于芯片领域的初创企业来说,“投入大、成长慢、风险高、体量不足”等情况是困扰其早期融资的主要问题,让众多投资者望而却步。

但芯片是新兴技术的重要基础,包括物联网、5G、人工智能、自动驾驶在内的众多产业都是以芯片为核心的,芯片产业的发展就显得尤为关键。

结尾

光子改变了我们的世界,在国家政策以及资金的大力扶植之下,在新兴科技的发展与中国整体市场的推动作用下,我国光子产业将迎来全面发展,未来60年,光子时代会更加深刻而长远地改变我们的世界。

部分资料参考:爱集微APP:《光子产业进入爆发期:巨头加持,加速布局新赛道》《后摩尔时代,光子技术或擎起第四次工业革命大旗》,中科创星:《第四次工业革命,光子时代来临》

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