马晓凯　朱邵歆

硅光即硅基光电子，指的是在硅和硅基衬底材料上，利用硅CMOS工艺对光电子器件进行开发和集成的一种新技术。由于其既拥有微电子的工艺成熟、集成度高、价格低廉等基础，又兼具光电子的极高带宽、超快速率、抗干扰性、低功耗等优势，在微电子技术接近瓶颈的后摩尔定律时代，受到英特尔、华为、思科、诺基亚等公司热捧，技术不断进步，产业化进程日益加快，俨然已经成为半导体领域竞争的另一条赛道。

硅光产业发展迅速

根据Yole预测数据，硅光市场规模将从2018年的4 55亿美元，增长到2024年的40亿美元。

微电子技术瓶颈和硅光技术优势助力硅光兴起。微电子技术是当今半导体领域主要技术，从1958年第一款集成电路诞生至今，微电子技术已经遵循摩尔定律发展了60多年。随着徽电子芯片集成度不断增加，工艺线宽不断变窄，微电子技术已经逐渐接近性能极限，摩尔定律失效的言论当道，虽然不断有科学家为摩尔定律续命，但前方道路依然漫长。与此同时，与微电子具有“一字之差”的光电子凭惜自己的高速和低功耗等优势正在蓬勃发展，逐渐受到人们的青睐。受集成电路的启发，集成光路的概念被提出，既利用光波导将光发射、光耦合、光传输、光调制、光逻辑、光处理、光接收等光电子器件集成在同一个衬底上，从而构成一个具有一定独立功能的微型光学系统。传统的光电技术大部分都是基于Ⅲ-v族半导体（GaAs/inP等），制作成本昂贵，工艺复杂，相比之下，以硅CMOS工艺为基础的微电子技术在过去半个世纪取得了举世瞩目的成就，技术积累十分全面，硅基工业具有非常强大的产业能力。于是有人提出以硅基作为衬底，利用硅CMOS工艺将光电子器件集成，硅光技术应运而生，并且凭借其兼具的微电子和光电子两大技术优势火速兴起戚为半导体和通信企业的竞争热点。

技术演进和企业收购助力产业发展。硅光从提出至今，技术不断演进，其中里程碑事件为英特尔在2004年研制成功iGb/s硅光调制器，在这之后硅光产业化进程突飞猛进，新技术层出不穷，硅光产品越来越多，不断有企业进入该领域。由于硅光产品技术和准入门槛较高，下游企业对硅光产品依赖度增大，越来越多的下游公司在硅光领域开始展开布局，并为此进行了多轮收购或并购，从而实现产业垂直整合，其中以思科、诺基亚等为主要代表。

硅光应用领域和市场规模不断扩大。目前硅光产品的发展已经初具规模，在光通信及光信息处理方面具有微电子无法比拟的优越性，应用广泛。根据Yole预测数据，硅光市场规模将从2018年的4 55亿美元，增长到2024年的40亿美元。在消费电子领域，硅光的大规模集成特性非常适合消费电子产品需求，智能传感、移动终端等产品均可利用硅光技术在有限的空间集成更多的器件;在光通信领域，随着网络带宽的不断增加，高速率传输技术已经成为光通信领域的研究重点，硅光产品凭借尺寸小、成本低、与现有CMOS技术兼容等优势，成为高速光通信实现产业化的最佳方案;在量子通信领域，由于硅光技术保密性强、集成度高、适合复杂光路控制等优势，基于硅光的量子通信芯片有望成為量子通信的重要技术方案。此外，硅光在智能驾驶、激光雷达、面部识别、高速互联等应用领域均有解决方案。

我国处于追赶者地位

相比集成电路企业，我国硅光企业大都规模较小，芯片严重依赖国外。企业实力较弱，垂直整合能力有待提高。

由于我国进入硅光领域较晚，目前主要通过并购或者与外企合作的模式切入，正处于追赶者的地位。我国目前在硅光领域开展布局的企业主要有华为、光迅科技、亨通光电、博创科技等。华为2013年收购比利时硅光子公司Caliopa，并且在英国建立了光芯片工厂发展硅光技术。2017年亨通光电与英国的硅光子企业洛克利合作，获得多项硅光芯片技术许可，2020年3月10日发布了400G硅光模块。2018年光迅科技联合国家信息光电子创新中心等单位联合研制成功100G硅光收发芯片并正式投产使用。2020年博创科技与Sicoya公司合作，推出了高性价比的400G数据通信硅光模块解决方案。

同时，我国硅光发展与发达国家仍存在差距。在设计方面，架构不够完善，体积和性能平衡的问题没有妥善解决。在制备方面，我国的硅光芯片大部分都需要国外代工，对外依赖度大。在封装方面，硅光器件之间的耦合以及大密度集成仍然存在问题。在测试方面，高速仪器仪表还严重依赖国外。在推广应用方面，虽然第一代硅光相干芯片已经完成研制，但是距离应用还有一段路要走，关于如何在数据通信领域发挥硅光技术优势，降低成本，依然是我国硅光发展需要面临的问题。在企业规模上，相比集成电路企业，我国硅光企业大都规模较小，芯片严重依赖国外，企业实力较弱，垂直整合能力较差，虽然有一些硅光企业，但大都是设计、后道制程和封装企业，具有芯片制备能力的企业寥寥无几。

四点建议助力我国硅光发展

发展我国硅光技术，做好长期投入的准备。硅光是技术密集型产业，需要持续不断关注，不能唯眼前回报而论。

积极与下游厂商对接。由于硅光技术正在不断发展中，且下游智能传感、量子通信等硅光产品应用领域尚未完全成熟和普及，因此为了占领未来市场，需要硅光厂商与下游厂商积极对接合作，及时了解产品需求，在研发和产业化上做到有的放矢，提升产品竞争力。

建设硅光工艺平台。硅光工艺平台对于企业的技术水平和财力要求较高，因此目前国内高端硅光芯片流片基本都需要在国外完成，成本高、周期长，制约了我国硅光的发展。加快在国内建设硅光工艺平台，提供流片、封装等硅光工艺服务，方便国内硅光科研院所和企业进行研发，降低成本。

增强企业垂直整合能力。鼓励国内厂商通过收购或兼并等方式在硅光产业链上不断进行拓展，加大创新投入、改善人才引进与激励机制，完成技术与业务能力的提升，增强企业垂直整合能力，占据产业链高端。

做好长期投入的准备。硅光是技术密集型产业，需要持续不断关注，不能唯眼前回报而论。以英特尔为例，其发展硅光到现在并没有盈利，但是依然在坚持研发新产品，不断引领硅光技术有新的发展。我国在硅光方面对比国外，虽然不如徽电子差距那么大，但是依然有差距，处于追赶者地位，没有谁可以保证硅光一定赚钱，但是没有一家公司能承受不做硅光带来的损失。想要做好硅光，就需要持续投入，重视基础研究，改善考核机制，保证科研人员和企业具备稳定的研发能力，从而最终赢得硅光战役的胜利。