1．硅光子技術進入集成應用階段

　　硅光子技術最早1969年由貝爾實驗室提出，50年來大體經(jīng)歷了技術探索（1960s－2000s）、技術突破（2000s－2008年）、集成應用（2008年至今）三個階段。

　　硅光子器件與產(chǎn)品可分為三個層次：硅光器件、硅光芯片、硅光模塊。

　　硅光器件是各個環(huán)節(jié)的功能單元，主要包括光源、調(diào)制器、探測器、波導等。

　　硅光芯片將若干基本器件進行單片集成，以實現(xiàn)高性能、低功耗、低成本等特性，包括光發(fā)送集成芯片、光接收集成芯片、光收發(fā)集成芯片、相同功能器件陣列化集成芯片（探測器陣列芯片、調(diào)制器陣列芯片等）等。

　　硅光模塊是最終系統(tǒng)級的產(chǎn)品形式，即將光源、硅光子器件/芯片、外部驅(qū)動電路（激光器驅(qū)動、調(diào)制器IC和探測器讀出放大IC等）集成到一個模塊，包括光發(fā)送模塊、光接收模塊和光收發(fā)一體模塊等。

　　2．激光器和功耗方面進展為商用奠定基礎

　　(1) 硅基激光器研發(fā)有進展

　　硅材料發(fā)光性能遠低于III－V族材料，傳統(tǒng)光通信一直采用III－V族作為發(fā)光材料。但III-V族材料具有與CMOS不兼容以及成本高的缺點，而硅材料能有效彌補這兩點，這也是硅基激光器的本質(zhì)原因，如何制備硅基發(fā)光器件是硅光子技術的一大難點。

　　目前主要研究方法包括三種：第一種利用耦合器將外部光源引入到硅波導中（Luxtera等）；第二種采用III-V族發(fā)光材料與硅光電路混合集成（Intel、IBM、華為、IMEC等）；第三種純硅激光器（研發(fā)階段，Intel等研究的全硅拉曼激光器、MIT等研究的硅基鍺激光器、英國研究人展示的直接生長在硅襯底上的第一束實用性激光等）。

　　三種方法中第一種最簡單快速，第二種目前最實用且有發(fā)展?jié)摿Γ谌N最本質(zhì)，但仍在研究階段，無法商用。

　　(2) 功耗問題2013年IBM提出初步解決方案

　　之前阻礙短距離光電路取代銅電路的主要問題之一—功耗正在逐漸被攻克，2013年IBM推出了采用32nm工藝CMOS技術的硅光收發(fā)器，功耗約1pJ／bit，硅光子方案功耗目標2025年降低到200fJ/bit以下。

　　3．Intel技術規(guī)劃顯示硅光子行業(yè)每3年性能提升8倍

　　硅光子技術經(jīng)過近50年發(fā)展，逐漸走出了萌芽階段，近十年來，基于硅光平臺的光調(diào)制器、光探測器、光開關和異質(zhì)激光器相繼推出，Intel2015年推出的硅基光電雪崩探測器首次驗證了硅光電子器件性能超越同類傳統(tǒng)光電子器件，為大規(guī)模光子集成奠定基礎。

　　根據(jù)Intel的硅光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入快速發(fā)展期，對比當前狀態(tài)，到2019年，硅光子技術在每秒峰值速度、能耗、成本方面分別能提高8倍、降低85%、降低84%。

　　4．預計硅光子行業(yè)兩年左右可能迎來爆發(fā)

　　我們認為，在當前的流量爆發(fā)式增長的需求推動下，目前硅光子技術進入關鍵發(fā)展時期。

　　當前行業(yè)有眾多催化劑刺激：適用硅光子技術的PAM-4調(diào)制（能一個信號調(diào)制兩個比特信號）被400G以太網(wǎng)采納作為標準；已經(jīng)有部分硅光產(chǎn)品已經(jīng)到達批量生產(chǎn)和批量出貨的階段；數(shù)據(jù)中心給光工業(yè)帶來的規(guī)模效應。

　　當然，未來的發(fā)展也一些不確定性：傳統(tǒng)CMOS生產(chǎn)線并不能直接生產(chǎn)硅光器件，而是需要做一定改動及優(yōu)化，而且工藝制造在商用過程中有一定難度；在相當大的產(chǎn)量和更高傳輸速度需求下，硅光子技術才能體現(xiàn)成本優(yōu)勢；封裝存在一定難度，當前封裝約占最終收發(fā)器產(chǎn)品成本的80－90%，未來目標是從目前的5美元/Gb，到2020年降至0.1美元/Gb以下。

　　我們堅定看好行業(yè)的發(fā)展。一方面，硅技術是極有統(tǒng)治力的技術，它在大規(guī)模下的價格優(yōu)勢其他材料無法匹敵，一旦硅基試驗成功，就會逐漸地在市場上取代其他的選擇。另一方面，Intel、IBM、Cisco、華為、facebook等公司加碼硅光子領域，這些資本大廠對于整個通信電子行業(yè)的發(fā)展起了決定性的作用，他們的投入會大大促進行業(yè)發(fā)展速度。

　　而且硅光子技術并不是只是應用在通信領域，對于整個計算結(jié)構(gòu)都可能是個顛覆，此外在軍工、醫(yī)療等多領域都有應用前景，未來市場空間非常大，會促使資本和技術涌向制造、封裝等當前看著有難度的環(huán)節(jié)，這些會隨著硅光子被認可而加速攻破。

　　綜合當前發(fā)展情況，思科、Acacia、SiFotonics等公司的硅光子產(chǎn)品上市以來已經(jīng)獲得了市場認可，并且部分產(chǎn)品達到了百萬出貨量，IBM去年成功把硅光子芯片集成到與CPU相同的封裝尺寸，今年Intel宣布其硅光子模組（100G收發(fā)器）正式投入商用，并考慮到未來5G、400G等建設預期，我們認為行業(yè)在未來兩年左右時間會迎來爆發(fā)。