硅光子：大批量可體現(xiàn)價格優(yōu)勢 集成發(fā)展待產(chǎn)業(yè)鏈齊全

　　ICCSZ訊    日前，在訊石第十五屆光纖通訊市場暨技術(shù)專題研討會上，青島海信電器股份有限公司首席科學(xué)家、美國麻省理工學(xué)院(MIT)博士黃衛(wèi)平所主持的“關(guān)于硅光子”的論壇引起了眾人的熱烈反響，在論壇上，關(guān)于硅光子的眾多謎團(tuán)都得到了一定的闡述。本次論壇邀請了SiFotonics CEO潘棟，北京大學(xué)教授周治平，中科院上海微系統(tǒng)所研究員甘甫烷，ST 數(shù)字產(chǎn)品事業(yè)部亞太區(qū)市場總監(jiān)Kirk Ouellette，華為固定網(wǎng)絡(luò)研究部主任工程師曾理作為嘉賓。

（左起：青島海信電器股份有限公司首席科學(xué)家 黃衛(wèi)平、SiFotonics CEO潘棟、北京大學(xué)教授周治平、

中科院上海微系統(tǒng)所研究員甘甫烷、ST 數(shù)字產(chǎn)品事業(yè)部亞太區(qū)市場總監(jiān)Kirk Ouellette、

華為固定網(wǎng)絡(luò)研究部主任工程師曾理）

　　會上，黃首席提出了第一個問題：硅光技術(shù)目前最成功的商業(yè)應(yīng)用到底有哪些?與競爭的技術(shù)相比，硅光技術(shù)在這些應(yīng)用中的主要優(yōu)勢是什么?

　　潘棟：大家說硅，第一個是集成，第二就是便宜。我們從這些年的經(jīng)驗里面發(fā)現(xiàn)，這個說的對也不對?，F(xiàn)在在相干領(lǐng)域，我們自己的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，因為這里面全部集成了這個晶片化，改變了很多事情，實際上你從市場的切入還有成本的優(yōu)勢上面，它其實都顯示了非常強大的競爭性能，我們自己的相干芯片在給客戶看的過程中，把很多的東西集成在一個很小的大概4*5mm的芯片上，集成大概三十多個芯片的時候，這個客戶自己都覺得很震撼，而且價錢空間的確具有非常強大的競爭性能，同時也比較好推，這是我目前的經(jīng)驗，深有體會的。

　　甘甫烷：我覺得硅光子要強調(diào)的是：它是有價格優(yōu)勢的，以后相干通訊有什么我們不知道，硅光子價格優(yōu)點什么時候能體現(xiàn)出來呢?相信是量的問題，一旦有規(guī)模效應(yīng)，價格就會下來，一旦量起來了，完全有可能做的很便宜的。我很堅信這一點。

　　曾理：我是來自固網(wǎng)產(chǎn)品線的。站在我們這個角度來看，其實對于硅光子的選擇我們產(chǎn)品線并沒有把它定位成唯一的方向，總的原則還是說希望提供性價比高的產(chǎn)品。但是我們產(chǎn)線看待硅光子的出現(xiàn)，還是把它定位為一個比較潛在的技術(shù)。前段時間，像剛剛提到的Acacia就出來了，它就是在光模塊的集成度上面相對于以前傳統(tǒng)的東西集成度有很大的提高。這個就是給我們產(chǎn)品線感受到的硅光子有一個比較大的應(yīng)用潛力。但我個人覺得Acacia的商業(yè)模式雖然有成功的地方，但不一定適合國內(nèi)的光塊廠家。像甘教授剛才也提到了，Acacia的成功其實在于一個是硅光子的本身，第二個是它的DSP能力。所以它必須有一些系統(tǒng)的集成的能力和光器件整合的能力，才能把這個東西做成功。所以硅光子在相干的應(yīng)用上面，有很大一塊是整合，不僅是一個器件問題，還要包括系統(tǒng)的信號處理的整合。還有一個大家看到比較短距的這一塊，是比較潛在的。恰恰在一些數(shù)據(jù)中心，連接500米，2公里，我們需要一個低成本，高集成度，高密度的光模塊，所以這一塊恰好切合的是硅光子技術(shù)的特點。所以我覺的在未來商業(yè)機會上面，在短距上，硅光子還是有些潛力的。

　　黃首席：總結(jié)幾位嘉賓的的闡述，現(xiàn)在最重要的兩個應(yīng)用，一個是相干的收發(fā)器，在一個就是100G的數(shù)據(jù)中心的PSM4 ，這兩個應(yīng)用中硅光似乎都是一個實用技術(shù)，它在整個子系統(tǒng)中都起著非常重要的作用。

　　接下來，黃首席提出了第二個問題：在光通訊這個領(lǐng)域，硅光技術(shù)下一個產(chǎn)品或者應(yīng)用是什么呢?哪些已經(jīng)成熟，哪些還有待成熟?

　　曾理：我本來對短距模塊的應(yīng)用期待比較高的，但剛剛也看到我們走硅光子的路上碰到很多挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在看來成熟的地方是單元的器件。未來最大的挑戰(zhàn)是集成，包括光纖輸出的耦合，現(xiàn)在是硅光子造成損耗的主要原因;第二個是光源的集成，現(xiàn)在比較成熟的光源應(yīng)用是倒裝（Flip chip）的方式，倒裝方式需要采用比較高精度的加工設(shè)備，對加工制造方面要求很高，最近英特爾將這種高精度加工變成了光學(xué)的加工方式，往前走了一步。另外，未來可能還要考慮工藝平臺，我想工藝平臺可能是硅光子最大的限制，目前大家都希望硅光子能夠借用CMOS的平臺，但實際上我們在研究的時候發(fā)現(xiàn)很多的一些加工步驟跟CMOS還是有區(qū)別的，特別是在混合集成之后，那也就是必須要有單獨的硅的生產(chǎn)產(chǎn)線。在這樣的產(chǎn)線，硅光加工時也會產(chǎn)生很多問題，包括混合集成之后帶來工藝的挑戰(zhàn)，比如說高溫的工藝、可靠性的工藝等一系列的問題。所以我覺得硅光未來在混合集成之后的挑戰(zhàn)還是蠻大的。

　　Kirk Ouellette：下一代的數(shù)據(jù)中心里面向200G或者400G升級的時候硅光可以成熟。

　　甘甫烷：硅光子有什么技術(shù)需要進(jìn)一步開發(fā)探索的呢?我很同意曾理剛剛說的封裝這一塊，因為芯片內(nèi)部、器件大多數(shù)都有辦法而且已經(jīng)成熟到一定程度，但封裝還沒有得到很好的解決，可以說現(xiàn)在封裝比芯片還要重要。如果封裝問題能夠解決，我覺得以后還是能大規(guī)模發(fā)展的。另外，說到硅光子的下一個產(chǎn)品會是什么，我覺得有兩個方向，第一是大規(guī)模，第二就是高密度。大規(guī)模什么意思呢，如果一年有一千萬的量對應(yīng)兩萬個八寸片，一個月就有兩千片的市場，那么工廠就愿意接受了，如果沒有達(dá)到這個量是沒有意義的，所以我說硅光子的市場第一必須要有量，起碼每年有一千萬量級的市場需求我認(rèn)為才是有價值的。如果有量跟上來了，市場的空間，價格的空間是非常大的。然后第二個就是高密度、多通道組，因為我這邊都是很多做光通訊的，我覺得我們做硅光子的應(yīng)該把視野放開一點。

　　周治平：我的理解硅光的定義就是在硅的平臺上面，把微電子光電子給集成起來，那么這里面就帶來兩個最重要的特點，一個就是有可能大批量生產(chǎn)，這就可以降低成本，微電子就是因為這個大批量生產(chǎn)降低成本的;另外一個就是能耗的問題。硅激光電子的特點一定是集成，只有集成才能降低價格和成本。我們在硅激光電子里面做的包括剛剛大家提到的光源、調(diào)制器、波導(dǎo)、偏振器、旋轉(zhuǎn)器等單元的光電子器件，我們都是想通過硅材料以及CMOS的工藝，把他們在硅上面集成起來。北大通過863計劃，已經(jīng)研制成功了國內(nèi)第一款相干的transceiver 的一個接收與發(fā)射的芯片，100G的，可以傳到100公里，去年科技部就已經(jīng)驗收了。到底他的優(yōu)點在什么地方，我們是在一個國家光通訊重點實驗室里面，我當(dāng)時看見旁邊教授都展示相干收發(fā)器，接觸跟發(fā)射，很大個，當(dāng)時告訴我的價格大概幾十萬，那么我們做出的芯片就這么丁點大就是幾毫米乘幾毫米，這就是集成的優(yōu)勢在這里。在通訊界，Acacia是非常成功的，在data center ，英特爾是比較成功的，那么下一步，到底是什么東西?我們不一定僅僅圍繞光通訊行業(yè)，所有的行業(yè)如物聯(lián)網(wǎng)，計算機通訊行業(yè)，只要有這種集成需要的，都可能下一步出來。關(guān)鍵是能不能應(yīng)用，能不能應(yīng)用和研究結(jié)合起來，要找到一個大的應(yīng)用的場景。做一些小產(chǎn)品，說不定能更快地出來。

　　潘棟：以我們自己的經(jīng)驗是這樣，第一就是還是跟著傳統(tǒng)的光器件架構(gòu)來做，我們在傳統(tǒng)的光器件架構(gòu)里面找一些發(fā)明創(chuàng)造，比方說我們在2000年以前還沒有鍺硅這個材料，我們現(xiàn)在基本上就可以把10G GeSi PIN/APD器件做的很便宜了，我們在傳統(tǒng)架構(gòu)里繼續(xù)追求好于傳統(tǒng)材料更好的性能；另外一個就是關(guān)于集成，集成需要等產(chǎn)業(yè)鏈比較齊全的時候才會爆發(fā)，大概還需要一兩年的時間，就會有一個比較明確的可以看到的市場。在傳統(tǒng)架構(gòu)領(lǐng)域繼續(xù)尋求自己的成本優(yōu)勢和特殊性，在集成領(lǐng)域里面，現(xiàn)在已經(jīng)可以把很多東西集成在一起，比如說探測器調(diào)制器等等。從我目前看到的，在未來兩年里，電芯片為了配合光芯片廠商，要開發(fā)大量的25G PAM4 or 50G PAM4芯片，集成這些芯片，到那時候，100G就是傳統(tǒng)芯片和硅光芯片角逐的地方，再往200G和400G走的話，從我這個角度來看的話，競爭優(yōu)勢是非常明顯的。大概兩年后，集成芯片的趨勢會非常明顯。

　　黃首席：總結(jié)一下我的理解，下一個產(chǎn)品或應(yīng)用，是更高速，更集成，低功耗。大家似乎有幾種不同的觀點，一個就是說要把單元器件做好，第二個就是要把集成做好，這是從技術(shù)來說有兩種不同的觀點。再一個就是有兩種不同的途徑，一個是做好高端，對成本不是太敏感，再一個就是一定要大量，沒有大量就很難實現(xiàn)他的規(guī)模效應(yīng)。

　　最后想談一下比較敏感的課題，就是中國的學(xué)術(shù)界和工業(yè)界應(yīng)該如何合作，共同推動硅光集成的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程?國外產(chǎn)學(xué)研合作改變世界創(chuàng)新的例子比較多，但是國內(nèi)比較少，政府兩邊也不知道相信誰。在座的是一個非常完美的團(tuán)隊，既有學(xué)術(shù)界專家學(xué)者，又有企業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)，所以請大家從國外成功的經(jīng)驗或者國內(nèi)可以借鑒的方式的角度討論下，如何通過產(chǎn)學(xué)研的合作推動硅光集成的發(fā)展?

　　潘棟：企業(yè)從不同角度，切入網(wǎng)，相干，數(shù)據(jù)中心等，來找應(yīng)用。我的看法是學(xué)術(shù)界要和企業(yè)界多交流，也不要跟著別人去跑，選擇一個比較合適自己的路。

　　周治平：無論是新的領(lǐng)域，還是現(xiàn)在已經(jīng)看到的領(lǐng)域，要去攻關(guān)，要去解決這個問題的時候，政府的投入是非常重要的。企業(yè)界單獨做不能做出來，因為企業(yè)家大都希望最近一段時間能看到成效與回報。所以這個問題我覺得，首先政府要大量地投入，然后學(xué)術(shù)界跟工業(yè)界，學(xué)術(shù)界要根據(jù)工業(yè)界的需求來研究，企業(yè)界要看看學(xué)術(shù)界，看看國內(nèi)學(xué)術(shù)界做的怎么樣。比如說我們完全有這個相干芯片自主產(chǎn)權(quán)的，你們?nèi)A為中興要是跟我們合作，我們說不定一年兩年就能把它弄出來。互相多看一看。

　　甘甫烷：硅光子很熱，但實際上處于一種很尷尬的狀態(tài)，因為一方面硅光子量還沒有起來，沒有真正大規(guī)模的市場接受它，但是如果這時候不把頭打開，很難讓市場接受硅光子。所以這是兩難的一個狀態(tài)。公司需要投很多錢，這是一個冒險的事情。其實現(xiàn)在中國本身硅光子的投資是蠻大的，科技部，十三五現(xiàn)在也在做，估計從明年開始，國家的投資不是幾千萬，肯定是多少個億，幾十個億的資金投進(jìn)去的。中國的科技投資是產(chǎn)業(yè)界投資的一兩個量級，所以我覺得很應(yīng)該把中國的科技資源利用起來，特別是硅光子沒有被市場大規(guī)模采用的情況下，很值得讓國家政府大規(guī)模投入。有一個關(guān)鍵，就是企業(yè)引領(lǐng)國家。企業(yè)提出需求，與中科院，高校，國家，一起來規(guī)劃布局。

　　曾理：企業(yè)界和學(xué)術(shù)界各有側(cè)重，企業(yè)更看重商業(yè)利益，在需求和應(yīng)用方面企業(yè)更多是牽引和指導(dǎo)，向路標(biāo)一樣。建議：學(xué)術(shù)界可以多考慮一些前沿的顛覆性的技術(shù)，為企業(yè)界前沿方向提供更多幫助。比如說剛說的挑戰(zhàn)，光源的集成問題，這幾年涉及一些顛覆未來的技術(shù)，學(xué)術(shù)界應(yīng)該加大研究。另外就是平臺的問題，好現(xiàn)象是看到很多高校都開始自建加工平臺，但是需要企業(yè)跟高校學(xué)術(shù)界聯(lián)合起來，把各種分散的資源形成一種合力，最近學(xué)術(shù)界也討論了很多比如成立一些聯(lián)盟，把不同的資源，不同的平臺聯(lián)合起來。

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